The effect of hardeners on the physical and mechanical properties of heat-resistant organosilicate coatings

The results of the study of the physical and mechanical properties and heat resistance of organosilicate coatings prepared from the organosilicate composition OS-51-03m with hardeners of different nature (AGM-9 as well as silazanes MSN-7 and MFSN-B) are presented. It has been established that it takes from two to four weeks, depending on the selected hardener, to achieve a steady-state value of hardness for cold-curing organosilicate coatings. It is shown that the nature and content of hardeners in the studied concentration range (from 2.5 to 8.5 wt. %) do not have a significant effect on the hardness of the coatings (0.4–0.5 rel. units). It was found the relatively compared to the material in the coating volume, the relatively thin surface layer (less than 10 µm thick) has a higher hardness. Heat treatment of coatings at a temperature of 350 ºС for 4 hours leads to a decrease in hardness to 0.3–0.4 rel. units. However, this slight decrease in hardness is accompanied by a multiple increase in impact strength, independent of the nature of the hardener. The hardness of the surface layer and the bulk of the coating becomes the same.

1. Kochina T.A., Buslaev G.S., Kondratenko Yu.A. Organocilicate coatings. From creation to innovations // Glass Phys. Chem. 2020. Vol. 46, No. 1. P. 13–25. https://doi.org/10.1134/S1087659620010113.

2. Shevchenko V.Ya., Shilova O.A., Kochina T.A., Barinova L.D., Belyi O.V. Environmentally Friendly Protective Coatings for Transport // Herald of the Russian Academy Sciences. 2019. Vol. 89, No. 3. P. 279–86. https://doi.org/10.1134/S1019331619030080.

3. Andrutskaya O.M. Actual topics of production and application of organosilicate coatings // Lakokrasochnye Materialy i ikh Primenenie. 2019. No. 11. P. 36–9 (in Russian).

4. Buslaev G.S., Kochi- na T.A., Krasil’nikova L.N., Milyutina P.A., Shilova O.A. Heat resistant protective organosilicate coatings for nuclear energy // Glass Phys. Chem. 2020. Vol. 46, No. 4. P. 357–9. https://doi.org/10.1134/S1087659620040045.

5. Красильникова Л.Н., Алексеев В.А., Шилова О.А. Сравнительное исследование термостойкости покрытий из органосиликатной композиции ОС-51-03 разных производителей // ЛКМ и их применение. 2023. № 7–8. С. 16–21.

6. Зимон А.Д., Пикалов В.К. Дезактивация. М.: Фирма «ИздАТ», 1994. 336 с.

7. Kulagina T.A., Shelenkova V.V. Methods of decontamination of surfaces contaminations] // J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol. 2017. Vol. 10, No. 3. P. 352–63. DOI: 10.17516/1999-494X-2017-10-3-352-363.

8. Чалых А.Е., Пименова В.П., Шодэ Л.Г., Цейтлин Г.М., Бусыгин В.Б., Иваненко О.И. Дезактивируемость от Cs 137 и поверхностные свойства эпоксидных покрытий // Лакокрасочные материалы и их применение. 1999. № 6. C. 10–12.

9. Иваненко О.И. Влияние строения отвердителей на дезактивируемость эпоксидных покрытий: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2000. 18 с.

10. Buslaev G.S., Kochina T.A., Krasilnikova L.N., Milyutina P.A., Shilova O.A. Patent RU 2748705. Heat-resistant protective organosilicate coating for nuclear power station // Application No. 2019129205, 2019.09.16; dated 2019.09.16; published 2021.05.28. Bulletin No. 16.

11. Фромберг Б.М. Теплостойкие электроизоляционные покрытия: Исследования в области полиорганосилоксанов. М.–Л.: Госэнергоиздат, 1959. 112 с. (Труды ВЭИ/ Всесоюз. ордена Ленина электротехн. ин-т им. В.И. Ленина; Вып. 65).

12. Кожеурова Н.С., Молотова В.А., Чеботаревский В.В., Жинкина Л.Н. Улучшение свойств термостойких покрытий из полиоганосилоксановых лаков // Лакокрасочные материалы и их применение. 1974. Т. 4. С. 45–47.

13. Лепишев В.М., Сорокин М.Ф., Иванов С.А. и др. Влияние типа отвердителя на термодеструкцию эпоксиоргано-кремнийорганических композиций // Лакокрасочные материалы и их применение. 1983. № 4. С. 10–12.

14. Zin' I.M., Chervins'ka N.R., Kotsyuk D.A., Gulai O.I. Effect of hardeners on the thermal stability of organosilicon lacquer coatings // Materials Science. 1995. Vol. 31, No. 1. P. 134–6. DOI: 10.1007/BF00565988.

15. Chuppina S.V., Zhabrev V.A. Organosilicate materials: monograph. SPb.: Liteo, 2016. 182 p. ISBN 978-5-00071-597-0 (in Russian).

16. Усманова Э.Д., Парсанов А.С., Галимов Д.З., Мансурова А.А., Габидуллина Л.Р., Композиционные материалы на основе кремнийорганических соединений // Вестник технологического университета (Казанский национальный исследовательский технологический университет). 2017. Т. 20, № 14. C. 62–65.

17. Неелова О.В., Газзаева Р.А. Отверждающая система для полиорганосилоксановых композиций // Клеи. Герметики. Технологии. 2016. № 9. С. 2–8.

18. Армянинова А.А., Раббаниева Е.С., Салихова С.Р. Влияние отвердителя на барьерные свойства кремний органических покрытий // Современные научные исследования и разработки. 2018. Т. 1, № 4 (21). С. 69–73. Научный центр «Олимп».

19. Yadav M., Singh A., Agrahari A., Mishra N., Tiwari V. Silicon Industry Waste Polymethylhydrosiloxane Mediated Benzotriazole Ring Cleavage: A Practical and Green Synthesis of Diverse Benzothiazoles // ACS Omega. 2019. Vol. 4, No. 4. P. 6681–9.

20. Вафина А.Р., Фазылова Д.И., Дулмаев С.Э. Современные методы отверждения силоксановых композиций (обзорная статья) // Вестник технологического университета (Казанский национальный исследовательский технологический университет). 2021. Т. 24, № 9. С. 42–48.

21. Молотова В.А. Промышленное применение кремнийорганических лакокрасочных покрытий. М.: Химия, 1978. 112 с.