ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ РЕАКЦІЙНОЗДАТНИХ ВУГЛЕВОДНЕВИХ ОЛІГОМЕРІВ - PDF

Description
УДК Д. Б. Кічура Національний університет Львівська політехніка, кафедра технології органічних продуктів ВЛАСТИСТІ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ РЕАКЦІЙНОЗДАТНИХ ВУГЛЕДНЕВИХ ОЛІГОМЕРІВ Кічура

Please download to get full document.

View again

of 5
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Information
Category:

Instruction manuals

Publish on:

Views: 44 | Pages: 5

Extension: PDF | Download: 0

Share
Transcript
УДК Д. Б. Кічура Національний університет Львівська політехніка, кафедра технології органічних продуктів ВЛАСТИСТІ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ РЕАКЦІЙНОЗДАТНИХ ВУГЛЕДНЕВИХ ОЛІГОМЕРІВ Кічура Д. Б., 2014 Описано одержання захисних композиційних матеріалів на основі карбоксилвмісних вуглеводневих олігомерів. Вивчено вплив температури й тривалості процесу структурування та типу твердника на механічні та фізико-хімічні показники отриманих композицій. Встановлено основні закономірності проведення процесу, а також можливість залучення дешевої вихідної сировини. Ключові слова: вуглеводневий олігомер, акрилова кислота, твердник. The paper an approach to obtained compositions materials on the base of carboxylcontained hydrocarbon olygomers. The influence of the temperature, time of structures, and the type of the sanctions on the mechanical, physical and chemical characteristics synthetized coatings. The major features of the process have been determined and recommendation for a production with of new protective polymer compositions. Key words: hydrocarbon olygomer, acrylic acid, sanction. Постановка проблеми та її зв язок з важливими науковими завданнями. Під час розвитку сучасної техніки постійно висуваються жорсткі вимоги до полімерних захисних покриттів. Залежно від призначення виробу і конкретних умов експлуатації необхідно, щоб лакофарбові матеріали і системи покриттів на їх основі мали певний комплекс захисних властивостей. Серед них висока адгезійна міцність, яка зберігається в екстремальних умовах експлуатації, антикорозійність (стійкість до впливів різноманітних агресивних середовищ), атмосферостійкість (вплив кліматичних факторів), можливість тривалої експлуатації таких покриттів тощо. Крім того, вони повинні мати низку декоративних властивостей: колір, блиск, стійкість. Механічна ізоляція металу від агресивного середовища лакофарбовим покриттям залежить від ступеня проникнення такого середовища через плівку (дифузія), а також адсорбція вологи плівкоутворювачем. Процес дифузійного проникнення агресивного середовища через полімерну плівку розділяють на такі етапи: перенос реагентів до поверхні плівки, сорбція їх на цій поверхні, дифузія в плівку, дифузія на зовнішній поверхні плівки, випаровування реагента із зовнішньої поверхні плівки. Одним із факторів, який забезпечує антикорозійні властивості лакофарбових покриттів, є стійкість до води. Розрізняють водостійкість стійкість покриттів до вологопоглинання і дифузійної проникності; вологостійкість стійкість до високої відносної вологості повітря за певної температури навколишнього середовища. Методи визначення вологопоглинання ґрунтуються на здатності плівки сорбувати воду. Вологопоглинання оцінюється кількістю води, сорбованої плівкою за заданої температури чи масою сорбованої води, віднесеної до маси плівки. Оцінюючи стан покриттів випробовуваних у рідких агресивних середовищах (воді, розчинах кислот, солей, лугів тощо), фіксують різні види руйнувань: бульбашки, відшарування плівки від підкладки, розчинення плівки. 149 Аналіз останніх досліджень та публікацій. Захист металофонду від корозії, втрати від якої становлять мільйони тонн металу щорічно актуальна проблема, яка до сих пір не має адекватного вирішення. За допомогою процесів олігомеризації синтезують реакційноздатні вуглеводневі олігомери (Р) з функціональними групами. Залежно від вихідної сировини та умов процесу вихід і вуглеводневий склад окремих фракцій рідких продуктів крекінгу чи піролізу нафти значно відрізняється [1 3]. Сьогодні використовують значну кількість дорогих та дефіцитних продуктів, до яких належать й епоксидні смоли (ЕС), тому їх заміна на дешеві й доступні синтетичні аналоги має важливе значення. ЕС класифікують залежно від розміщення замісника, відтак розрізняють похідні: оксиду етилену (α-оксидний цикл), гліцидилові та циклоаліфатичні [4]. Епоксиди легко реагують як з нуклеофільними, так і з електрофільними реагентами, за рахунок того, що містять у молекулі не менше двох епоксидних (оксиранових, α-оксиранових) груп, за рахунок яких і відбувається утворення просторових полімерів [5, 6]. Епоксидні матеріали мають комплекс цінних властивостей: висока адгезія до металічних та неметалічних поверхонь, стійкість до дії води, лугів, кислот, іонізуючого випромінювання, малу пористість і водопоглинання, а також високі діелектричні властивості, саме тому на їх основі одержують захисні покриття: електроізоляційні, хімічностійкі, теплостійкі та інші [7, 8]. Мета роботи. Застосування реакційноздатних вуглеводневих олігомерів з карбоксильними групами для одержання захисних композиційних матеріалів. Обговорення результатів. Активність епоксидних груп відносно елекро- та нуклеофільних реагентів дозволяє розробити різноманітні затверджуючі системи, ефективні в широкому діапазоні досліджень. За механізмом дії всі затверджувачі поділяють на дві групи: зшиваючі це сполуки з функціональними групами, здатними реагувати, та каталітичні тривимірна структура утворюється за рахунок реакції полімеризації з розкриттям епоксидного циклу. Як затверджувачі запропонували етилендиамін (ЕДА) та поліетилеполіамін (ПЕПА). Для досліджень використали Р, синтезовані модифікацією акриловою кислотою як готових, так і безпосередньо вихідної сировини, в оптимальних умовах, з найкращими фізико-хімічними характеристиками. Кінетика водопоглинання показана на прикладі композицій ЕД-20 та Р, для решти композицій в якісному плані подібна: у перші 5 9 діб експозиції приріст маси зразків становить до 0,05 мас.% на добу, впродовж наступних діб швидкість сорбції води епоксивуглеводневими плівками зростає до 0,1 мас.% і після діб витримки спотерігається рівноважне поглинання, коли кількість сорбованої води відповідає кількості десорбованої та втраті маси полімеру. Найнижчі значення водопоглинання має композиція зі співвідношенням ЕД-20/Р, яке дорівнює 25/75, з підвищенням кількості кислоти до 15 % мас. водопоглинання зменшується, рис. 1. Подібна залежність зберігається для втрат маси епоксивуглеводневих композицій після витримки у воді. Зниження поглинання та втрат маси прямопропорційні до ступеня функціоналізації Р, тобто знижуються зі зростанням кількості карбоксильних груп, чим більше містить Р таких груп, тим глибше відбувається реакція їх взаємодії з епоксидною складовою й тим менше залишається незв'язаних компонентів, які можуть вимиватися під час витримки. Рівноважне поглинання, на відміну від втрат маси, прямопропорційно залежить від вмісту функціональних груп Р. Підвищення поглинання зі збільшенням кількості акрилової кислоти у структурі від 5 до 15 % мас. зумовлено полярністю карбоксильних груп, завдяки якій вони здатні утворювати так звані водневі зв'язки з молекулами води, через що дещо знижують гідрофобність. Молекули води, взаємодіючи з карбоксильними групами, хімічно зв язуються з іншими елементами композиції та повністю не видаляються після сушіння. 150 М, % 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Вміст BO (мас.%): , діб Рис. 1. Залежність водопоглинання від часу витримки плівок епоксивуглеводневих композицій з різним вмістом Р Для смол, синтезованих різними методами, згідно з отриманими експериментальними даними, вміст гель-фракції свідчить, що модифіковані Р мають більший вміст гель-фракції, ніж коолігомерні. Для того, щоб визначити як впливає природа затверджувача на якість композиції застосовували: ЕДА та ПЕПА. При використанні ПЕПА в усіх досліджуваних випадках епоксиполімерні композиції відрізняються вищим вмістом гель-фракції (див. рис. 2, 3). Композиції, синтезовані з використанням коолігомерних Р, відрізняються меншою твердістю, за такі ж синтезовані модифікацією готових Р акриловою кислотою у кількості 5 15 % мас. Вміст зшитих структур коливається в межах % для коолігомерних олігомерів, % для модифікованих, відповідно. Менший вміст гель-фракції захисних композицій на основі коолігомерних Р пояснюється їх підвищеною ненасиченістю та відповідно менш впорядкованою структурою самого олігомеру. Як видно з результатів щодо тривкості захисних композицій, табл. 1, 2, отримані покриття мають доволі хорошу стійкість в агресивних середовищах. Причому для коолігомерних Р має місце вища стійкість синтезованих композиційних матеріалів. V V +15АК +10АК +5АК +1 5АК +1 0АК +5 АК Рис. 2. Залежність вмісту гель-фракції від часу й типу Р для коолігомерних і модифікованих олігомерів з ЕДА та різною кількістю карбоксильних груп Р у % мас 151 V V +15АК +10АК +5АК +1 5АК +1 0АК +5 АК Рис. 3. Вплив типу Р на вміст гель-фракції епоксивуглеводневих композицій з ПЕПА для коолігомерних і модифікованих з різною кількістю акрилової кислоти у % мас Залежність водо- та хімічної стійкості композицій ЕС і модифікових Р з ЕДА та ПЕПА як твердниками 152 Таблиця 1 Композиція Хімічна стійкість, діб Н 2 О Н 2 SO 4 KOH CH 3 COOH І 90 / 90 70 / 70 70 / / 30 ІІ 90 / 90 70 / 70 70 / / 30 ІІІ 90 / 90 70 / 70 70 / / 30 VІ 90 / 90 70 / 70 70 / / 30 Залежність водо- та хімічної стійкості композицій ЕС і коолігомерних НПС з ЕДА та ПЕПА як твердниками Таблиця 2 Композиція Хімічна стійкість, діб Н 2 О Н 2 SO 4 KOH CH 3 COOH І 90 / 90 70 / / / 30 ІІ 90 / 90 70 / / / 30 ІІІ 90 / 90 70 / / / 30 VІ 90 / 90 70 / / / 30 На основі проведених експериментальних досліджень запропоновано хімізм багатостадійного процесу, який призводить до утворення просторово зшитих тривимірних продуктів. Додаткова обробка таких полімерних композиційних матеріалів при К протягом 1 3 год підвищує вміст зшитих структур, а також водо- та хімічну стійкість на їх основі за рахунок додаткової взаємодії функціональних груп, що були не задіяні в процесі тверднення. Висновки. Отже, в результаті проведених досліджень встановлено, що епоксивуглеводневі композиції відзначаються тривалою стійкістю до дії нейтральних і особливо агресивних середовищ. Водо- та хімстійкість підвищуються зі збільшенням кількості карбоксильних груп Р, а також зростає вміст гель-фракції. Встановлено можливість застосовування таких олігомерів у композиційних матеріалах, що мають захисні антикорозійні властивості. 1. Кичура Д. Б., Пих З. Г., Гладий А. И. Новые пути использования жидких продуктов пиролиза с целью извлечения ценных органических соединений // Материалы V междунар. конф. Химия нефти и газа 2012, сентября 2012 г. Томск (РФ) С 2. Кичура Д. Б., Пих З. Г., Дзиняк Б. О. Перекисные инициаторы для синтеза углеводородных олигомеров // Материалы V международной конференции Химия нефти и газа 2012, сентября 2012 г. Томск (РФ) С Кичура Д. Б. Энергоемкость нефтеперерабатывающих производств как специфика развития отрасли // Тезисы докладов международной научно практической конференции Нефтегазопереработка 2013, мая 2013 г. Уфа (РФ) С Сорокин М. Ф., Кочнова З. А., Шодэ Л. Г. Химия и технология пленкообразующих веществ. М.: Химия, с. 5. Бекирова Л. Нефтеполимерные смолы в СНГ // Лакокрасочные материалы С Думский Ю. В., Чередникова Г. Ф., Думский С. Ю., Попов Ю. В., Бутов Г. М. Нефтеполимерные смолы для лакокрасочной промышленности: вчера, сегодня, завтра // Тезисы докладов 8-ой Международной научнопрактической конференции Лаки и краски 2004: состояние и тенденции развития. М. (РФ) С Кичура Д. Б., Борошовыч Л. В., Курташ Ю. А., Дидошак Р. О. Синтез пленкообразующих углеводородных олигомеров циклического строения // Сборник трудов V международной кон
Related Search
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks