Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Шабалина Мария Сергеевна

Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение
<
Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шабалина Мария Сергеевна. Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение: диссертация ... кандидата технических наук: 05.17.06 / Шабалина Мария Сергеевна;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова"].- Москва, 2014.- 158 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Аналитический обзор 9

1.1 Гибридные материалы 9

1.2 Гибридные материалы с кремниевой фазой 15

1.3 MS -полимеры, сравнение c СПУ-полимерами 19

1.4 СПУ-полимеры 22

1.5 DMC-полиэфиры 32

1.6 Заключение 34

2 Применяемые материалы и методы исследования 35

2.1 Характеристики исходных веществ 35

2.2 Методы исследования 36

3 Синтез и свойства СПУ-олигомеров 45

3.1 Влияние различных факторов на ход синтеза и свойства СПУ-олигомеров. Определение оптимальных параметров проведения синтеза

3.2 Разработка способа синтеза с улучшенными экономическими и технологическими показателями

4 Взаимосвязь структура-свойства СПУ-олигомеров и отвержденных эластомеров на их основе

4.1 СПУ-олигомеры, полученные с изоционатоалкоксисиланами (Способ 1)

4.2 СПУ-олигомеры, полученные с аминоалкоксисиланами (способ 2) 75

4.3 Заключение 83

5 Изучение закономерностей отверждения СПУ-олигомеров реокинетическим методом

5.1 Зависимость отверждения СПУ-олигомеров от внешних факторов 87

5.2 Зависимость отверждения СПУ-олигомеров от макромолекулярной структуры

5.3 Заключение 103

6 Рецептуростроение материалов на основе СПУ-олигомеров 104

6.1 Выбор полимерной основы 105

6.2 Выбор пластификаторов 106

6.3 Выбор наполнителей 112

6.4 Выбор противостарителей 121

6.5 Выбор промоторов адгезии 124

6.6 Примеры базовых рецептур материалов различного назначения

7 Обоснование эффективности практической реализации результатов исследования

7.1 Сравнение физико-механических свойств полученных материалов с зарубежными аналогами

7.2 Технико-экономическое обоснование преимуществ перед ближайшими аналогами

7.3 Технология промышленного производства СПУ-связующих 131

Выводы 136

Список литературы

MS -полимеры, сравнение c СПУ-полимерами

Первая классификация гибридных материалов была предложена Ю.С. Липатовым [3, 4, 5]. Он выделил следующие типы гибридных материалов: 1) смеси двух и более линейных полимеров – термопластичные связующие или матрицы; 2) смеси двух сетчатых полимеров, пространственные структуры которых формируются одновременно или последовательно из мономеров и олигомеров, причем образующиеся здесь так называемые взаимопроникающие сетки химически не взаимодействуют друг с другом; 3) полувзаимопроникающие сетки — смеси линейного и сетчатого полимеров; 4) сетчатые полиблочные полимеры; 5) сегрегированные или взаимосвязанные сетки.

Данное деление основано на представлениях о микрогетерогенной структуре традиционных гибридных материалов и классифицирует уровни микрогетерогенности полимерной матрицы: микрогетерогенность на молекулярном уровне, обусловленная различием конформаций макромолекул в поверхностном или межфазном слое; микрогетерогенность на надмолекулярном уровне, связанная с различиями в типах надмолекулярных структур; химическая микрогетерогенность, порождаемая влиянием поверхности наполнителя на ход реакций образования полимеров; коллоидно-химическая микрогетерогенность, определяемая различиями в поверхностной активности фракций полимера с различной молекулярной массой.

В статье [3] отмечается, что «в современном материаловедении понятие гибрида присутствует на различных уровнях структурной организации». Авторы выделяют макроскопические структуры, структуры с микро- и нанометровыми размерами фазовых включений. К первой группе относят композиционные материалы, при получении которых смешивают вещества, отличающиеся друг от друга по составу и фазовой природе. К группе материалов с микронными и нанометровыми размерами фазовых включений относятся гибридные связующие, гибридные полимер-неорганические нанокомпозиты (металлополимерные и полимер-керамические), органо-неорганические гибридные системы.

Полимер-неорганические нанокомпозиты – это полимеры, которые наполнены частицами, имеющими хотя бы один из размеров в нанометровом диапазоне [6]. Выделяют нульмерные, одномерные и двумерные нанокомпозиты в зависимости от количества измерений наполнителя, соответствующих наноразмеру.

Гибридные нанокомпозиты, как правило, проявляют синергизм свойств исходных компонентов, они отличаются повышенной механической прочностью и термостабильностью, обеспечивают оптимальный теплоперенос, обладают хорошими термохимическими, реологическими, электрическими и оптическими свойствами [2].

Благодаря такому комплексу свойств полимерные нанокомпозиты получили широкое распространение во многих областях применений. В работе [6] предложено деление гибридных нанокомпозитов по области применения на конструкционные и функциональные. Для композитов первой группы введение наполнителя позволяет эффективно решать проблемы упрочнения, негорючести, изменения барьерных свойств, перерабатываемости полимерных материалов. В композитах функционального назначения роль наполнителя состоит в придании материалам особых электрических, магнитных, оптических и других свойств.

Рассмотрим несколько основных примеров таких гибридных материалов и области их применений.

Металлополимерные нанокомпозиты. Такие композиты могут представлять собой лиганд-защищенные наночастицы металлов и их оксидов [7]. В качестве наполнителей в двумерных слоистых материалах используются оксиды и оксохлориды переходных металлов (FeOCl, ксерогель V2O5), халькогениды металлов (MeS2, S – Mo, Nb, Ta и др.).Такие композиты могут быть использованы в качестве катализаторов различных реакций, электропроводящих материалов, материалов с широкой областью электрохимической активности и т.д. [6]. Так, в работе [8] описывается метод получения прозрачных композитов на основе органического стекла (ПММА) и наночастиц оксида цинка ZnO. Частицы оксида цинка играют роль квантовых точек, образуя с ПММА объемный УФ-поглощающий прозрачный материал, на основе которого можно изготавливать экраны для УФ-излучения.

Гибридные нанокомпозиты на основе крупнотоннажных полиолефинов или конденсационных полимеров и органофилизированной глины, в частности монтимориллонита, могут применяться в качестве строительных материалов, антикоррозионных, термостойких и пожаробезопасных покрытий, упаковочных материалов с пониженной газопроницаемостью, литых изделий бытового назначения.

Композиты с использованием наноалмазов могут использоваться для создания полимерных волокон для ионообменников при очистке жидкостей и газов от различных примесей, а также для последующей графитизации и карбонизации.

На основе полианилина и углеродных нанотрубок или графита возможно создание высокостабильных электродных материалов для конденсаторов, батарей и других электрохимических устройств. Органо-неорганические гибридные гидрогели, которые представляют собой системы, в которых непрерывной фазой является органический полимер (поливиниловый спирт, поли-N-винилкапролактам, поли-N-винилпирролидон, полиакриловая кислота), а дискретной – неорганические наночастицы, продукты гидролитической поликонденсации тетраметоксисилана, находят широкое применение в биотехнологии, медицине, косметологии [9].

Необходимо отметить и такую область гибридных материалов, как биокомпозиты. В случае биокомпозитов полимерная фаза представлена биополимером. Так, в работе [10] представлено получение бионанокомпозитов, в качестве матрицы которых использован хитозан. Хитозан обладает биосовместимостью и способен к разложению в биологической среде, он может также образовывать разнообразные химические связи с неорганическими компонентами композиционных материалов и, таким образом, обеспечивать стабилизацию диспергированного наполнителя на наноразмерном уровне даже при высоких степенях наполнения. Такие соединения могут быть использованы как ионообменники и комплексообразователи, разделительные мембраны, упаковочные материалы, пленочные и губчатые перевязочные средства, оболочки для капсулированных лекарственных форм, текстильные волокна и т.д.

На основе иммобилизированных биомолекул могут создаваться эффективные биокатализаторы и биоматериалы, что может стать основой для конструирования бифункциональных реакторов со слоем носителя с целью создания аналогов ферментных систем [11].

Разработка способа синтеза с улучшенными экономическими и технологическими показателями

Зачастую без добавок катализаторов синтез проходит достаточно длительное время, особенно это касается высоковязких систем с небольшим количеством реакционных групп. Добавка катализатора может повысить скорость реакции, но в то же время возрастает вероятность протекания и побочных реакций, что может привести к снижению функциональности конечного полимера, образованию сшитых продуктов реакции, повышению вязкости.

По литературным данным традиционными катализаторами для синтеза СПУ-олигомеров являются аминные и металлорганические катализаторы, причем последние наиболее предпочтительны.

Более наглядно влияние катализатора можно проследить при синтезе СПУ-олигомеров с аминоалкоксисиланами (Таблица 3.3).

На кривых ММР видно, что с увеличением количества катализатора, введенного в систему, увеличивается величина высокомолекулярной подшивки (Рисунок 3.2). Время удерживания, мин Рисунок 3.3 – Кривые ММР СПУ-олигомеров, полученных в синтезах с количеством катализатора ДБДЛО: 1 – 0%, 2 – 0,005%, 3 – 0,03% Как видно из представленных данных, синтез без введения катализатора отличается более узким ММР, что позволяет сделать вывод о малом протекании побочных реакций, но при этом время синтеза значительно, что делает его экономически неэффективным. При небольшой добавке катализатора происходит незначительное нарастание вязкости и уширение ММР в высокомолекулярную область, но время синтеза при этом сокращается и становится экономически и технологически оптимальным. При высоких добавках катализатора синтез проходит очень быстро, вязкость предполимера значительно возрастает, предполимер становится технологически трудно перерабатываемым, присутствует большое количество высокомолекулярных фракций.

Следует отметить, что катализатор в дальнейшем из олигомера не удаляется, и его большое количество может привести к значительному снижению срока хранения СПУ-материала. При синтезе СПУ-олигомеров с использованием изоцианатоалкоксисиланов использование катализаторов целесообразно при высоких молекулярных массах используемых полифиров и, соответственно, малом количестве реакционноспособных групп (Таблица 3.4) — это полиэфиры с ММ 8000-18000. Синтезы на полиэфирах с более низкими молекулярными массами имеют приемлемую скорость без применения катализаторов.

При увеличении концентрации катализаторов скорость синтеза увеличивается, но при этом вязкость и характер молекулярно-массового распределения (Рисунок 3.4) изменяются незначительно, что можно объяснить малым количеством возможных побочных реакций, в отличие от синтезов по способу с аминоалкоксисиланом. 2 І J— 1

При рассмотрении любого химического процесса принято разделять две области его протекания: кинетическую область и диффузионную область [115]. Общая скорость гетерогенного процесса определяется обычно скоростью наиболее медленной (лимитирующей) стадии. Если наиболее медленной является диффузионная стадия, то говорят о диффузионном характере процесса, о том, что он лимитируется диффузией, протекает в диффузионной области. Если наиболее медленными являются химические стадии, то говорят о кинетическом характере процесса, о его протекании в кинетической области. При примерном равенстве скоростей диффузионного и химического взаимодействия процесс находится в переходной области.

Очевидно, в стационарном состоянии могут быть два предельных случая: если диффузия реакционноснособных частиц в клетку протекает с большей скоростью, чем собственно химическое взаимодействие (к.!» кхим), то процесс в целом лимитируется химической реакцией.

Такая ситуация характерна для химических реакций, протекающих в невязких жидкостях. Другой предельный случай, когда скорость диффузии заметно ниже скорости химического взаимодействия (кхим » k_i). Это значит, что скорость процесса в целом контролируется диффузией и константа скорости реакции, наблюдаемая на опыте, равна константе скорости диффузии кэфф = кь

Исходя из различных физических моделей химических реакций в жидкой фазе, можно определить константу скорости диффузии как функцию вязкости среды и в результате предсказать, при каких вязкостях элементарные процессы полимеризации начнут контролироваться диффузией. Обычно в основу расчетов кладут уравнение Смолуховского, определяющее число столкновений в растворах для упрощенной модели, в которой молекулы рассматриваются как жесткие шары.

То есть данные синтезы протекают в диффузионной области и лимитируются диффузионной стадией протекания. Об этом свидетельствуют и коэффициенты диффузии, определенные с помощью уравнения Эйнштейна — Стокса.

Для повышения эффективности протекания высоковязких синтезов необходимо проводить их при высокой скорости перемешивания, что зачастую не осуществимо в условиях производства (обычная скорость перемешивания в реакторах — 50-100 об/мин). Другой способ — направить протекание синтеза в переходную либо кинетическую область.

Таким образом, в ходе исследования нами были установлены оптимальные параметры проведения синтеза – температура, количество катализатора.

Показано, что оптимальная температура реакционной смеси в ходе синтеза составляет 80-85С. При ее увеличении возрастает скорость протекания побочных реакций, полученный олигомер отличается повышенной вязкостью. В случае более низких температур, синтез затягивается, что делает его экономически неэффективным, а также увеличивается и степень протекания побочных реакций.

Оптимальное количество катализатора определяется молекулярной массой полимера и количеством реакционноспособных групп. Так, для синтезов с участием низкомолекулярных полиэфиров скорость синтеза приемлема без катализаторов. При использовании значительного количества катализатора возрастает количество побочных реакций, что приводит к внутренней сшивке и повышению вязкости предполимеров. Особенно явно эти зависимости прослеживаются в случае получения СПУ-олигомеров по способу с аминоалкоксисиланом, поскольку увеличивается число возможных побочных реакций.

Показано, что синтез, проводимый с применением высокомолекулярных полиэфирах, протекает в диффузионной области. Дальнейшей задачей нашего исследования стала разработка способа синтеза, позволяющего сдвинуть его в переходную либо кинетическую область.

СПУ-олигомеры, полученные с аминоалкоксисиланами (способ 2)

Как видно из рисунка 5.4, время гелеобразования системы с добавкой осушителя составляет примерно 100 минут, тогда как без осушителя – чуть больше 60. Данный метод позволяет с достаточной точностью говорить о жизнеспособности клея или герметика на основе СПУ-олигомеров, а также об эффективности введения винилалкоксисиланов в качестве осушителей.

Реокинетические кривые позволяют определять оптимальную дозировку осушителя, вводимого в композицию. На рисунке 5.5 показаны кривые отверждения системы СПУ-1 с различным количеством введенного осушителя: 0, 1, 4, 8 % масс. Рисунок 5.5 – Реокинетические кривые отверждения системы СПУ-1 с введением винилтриалкоксисилана в количестве 1 – без введения, 2 – 1% масс, 3 – 4 % масс, 4 – 8% масс

Как видно из рисунка, введение 1% масс винилтриметоксисилана не приводит к существенному увеличению рабочего времени связующего, а введение 8% масс осушителя приводит к существенному увеличению величины первого участка, но при этом такие композиции отличаются резким запахом и увеличением стоимости.

Одним из определяющих факторов, влияющих на скорость отверждения, является температура. На рисунке 5.6 показана зависимость скорости отверждения и времени гелеобразования СПУ-олигомеров от температуры.

Как видно из рисунка, при увеличении температуры скорость отверждения заметно увеличивается, увеличивается скорость как реакций гидролиза, так и конденсации - становятся более явно выраженными три участка кривой. Время гелеобразования сокращается примерно на 50 минут при повышении температуры на каждые 10 градусов. (а) (б)

Рисунок 5.6 – Зависимость относительной вязкости реакционной системы СПУ-1 от времени отверждения (а) и определение времени гелеобразования системы СПУ-1 (б) при температурах: 1 - 15С, 2 - 25 С, 3 – 35 С

Из этого следует, что при высоких температурах окружающей среды может значительно сокращаться жизнеспособность СПУ-материала, при низких же, напротив, жизнеспособность и рабочее время будут увеличиваться, но увеличится заметно и время конечного отверждения.

Влияние добавки воды на отверждение СПУ-предполимеров Отверждение СПУ-полимеров осуществляется путем гидролиза водой алкоксигрупп с образованием силанольных групп, которые впоследствии конденсируются с образованием силоксановых связей (–Si–O–Si).

В литературе [102, 104] как один из методов увеличения скорости отверждения СПУ-материалов предлагается введение добавки воды в реакционную систему, что позволяет ускорить гидролиз алкоксигрупп.

Расчетное количество воды, необходимое для полного отверждения образца, полученного на полиэфирдиоле с ММ 18000 и 3 изоцианатопропилтриалкоксисилане (СПУ-1), составляет 0,58%масс.

Реокинетические кривые отверждения образца СПУ-1 с добавкой различного количества воды представлены на рисунке 5.7 а, определение времени гелеобразования в таких системах – на рисунке 5.7 б. (а) (б)

Рисунок 5.7 – Зависимость относительной вязкости реакционной системы СПУ-1 от времени отверждения (а) и определение времени гелеобразования системы СПУ-1 (б) с добавками воды в реакционную систему в количестве 0,3%масс (1), 0,58%масс. (2), 1%масс (3) и 2%масс (4)

Как видно, при введении в реакционную систему воды в количестве меньшем расчетного (кривая 1) скорость отверждения снижается, время гелеобразования составляет 170 минут, что можно объяснить некоторым количеством негидролизованных алкоксигрупп в системе, что снижает степень отверждения материала. При добавке расчётного количества воды (кривая 2) время гелеобразования составляет 120минут. При добавке небольшого избытка воды скорость отверждения возрастает незначительно (кривая 3), время гелеобразования составляет 110 минут, что можно объяснить более быстрым гидролизом алкоксигрупп. Дальнейшее увеличение количества воды не влияет на скорость отверждения СПУ-полимера и время гелеобразования (кривая 4).

Близкий фактор, влияющий на отверждение эластомера, – относительная влажность воздуха. Это важный фактор, изменение которого может оказывать большое влияние на кинетику отверждения. Но используемый нами метод исследования не позволяет оценить его влияние на кинетику отверждения (закрытая ячейка, ограниченная площадь взаимодействия с воздухом), поэтому для изучения влияния данного фактора в дальнейшем планируется исследовать другие методы. 5.1.4 Влияние типа и количества катализатора на отверждение СПУ-олигомеров

Реакция отверждения СПУ-материалов – катализируемая. Известно, что в присутствии кислых катализаторов гидролиз протекает гораздо быстрее, чем конденсация. Это приводит к тримерным сеткам, содержащим силанольные остаточные группы, которые могут взаимодействовать посредством образования водородных связей. Благодаря этим взаимодействиям, степень конденсации получается не очень высокая. В противном случае, под действием основных или органометаллических катализаторов, гидролиз очень медленный и это этап, который лимитирует скорость отверждения. Конечная трехмерная сетка не имеет остаточных силанольных групп, так получается более высокая степень конденсации [44].

Нами были исследована зависимость отверждения СПУ-олигомера от используемых катализаторов. На рисунке 5.8 показаны реокинетические кривые отверждения СПУ-полимера с различными органометаллическими катализаторами (1%масс).

Низкая скорость отверждения на первом участке кривой в случае аминных катализаторов может объяснена их преимущественным влиянием на реакцию конденсации [121].

Очень высокую каталитическую активность проявляют кислые катализаторы, в частности, паратолуолсульфокислота (ПТСК).

При добавлении 1%масс ПТСК в реакционную систему вязкость нарастает резко, менее чем за минуту вязкость доходит до величин более 200 000 мПас, при добавке 0,1%масс ПТСК в систему скорость отверждения ниже, но остается высокой, время гелеобразования составляет 9 минут (Рисунок 5.10). (а) (б)

Примеры базовых рецептур материалов различного назначения

Технологическое оборудование и коммуникации перед началом работы должны быть чистыми, сухими, герметичными.

Полиэфир поступает на установку в стальных бочках вместимостью 216 дм3. Загрузку в реактор осуществляют вручную, через загрузочный люк. Взвешивание производят на весах с погрешностью ± 0,5 кг.

Вследствие высокой вязкости полиэфира может производиться его предварительный разогрев перед загрузкой при температуре 50-70С.

Алкоксисиланы поступают на установку в полиэтиленовых канистрах. Взвешивание производят с погрешностью ±0,01 кг. Загрузку в реактор осуществляют вручную, через загрузочный люк, либо по трубопроводу из емкости.

Катализатор ДБДЛО поступает на установку в полиэтиленовых канистрах. Взвешивание катализатора ДБДЛО при приготовлении 10% раствора в ДОФ производят с погрешностью ±0,001 кг. Загрузку 10% раствора катализатора в реактор производят через загрузочный люк. Взвешивание производят с погрешностью ± 0,001 кг.

Готовый продукт сливают через фильтрующий элемент из капроновой сетки при выключенной мешалке в чистую, сухую, продутую азотом бочку. Бочку продувают 15 минут азотом, подаваемым со скоростью 1,8-2,4 м3/час.

Отбор арбитражной пробы производят из-под струи при сливе готового продукта. Проводится аналитический контроль готового продукта цеховой лабораторией.

Реактор моют толуолом при температуре 80-100С. Толуол охлаждают и сливают для повторного использования. Реактор ополаскивают водой из моечного устройства. Промывную воду разбавляют конденсатом до достижения предельно-допустимых норм сброса загрязняющих веществ и сливают в канализацию.

1. Разработаны материалы на основе полиуретановых олигомеров с концевыми алкоксигруппами, полученных на DMC-полиэфирах. Данные материалы отличаются улучшенными технологическими (прежде всего, вязкостными) и технико-экономическими характеристиками, и могут применяться в клеевых и герметизирующих материалах различного назначения. По физико-механическим показателям разработанные олигомеры находятся на уровне импортных аналогов, а стоимость при этом ниже на 15-50%.

2. Установлено, что оптимальная температура реакционной смеси в ходе синтеза составляет 80-85С. Показано, что при ее увеличении возрастает скорость протекания побочных реакций, полученный олигомер отличается повышенной вязкостью; в случае более низких температур, синтез затягивается, что делает его экономически неэффективным, а также увеличивается и степень протекания побочных реакций.

3. Установлено, что оптимальное количество катализатора определяется молекулярной массой полимера и количеством реакционноспособных групп. Так, для синтезов, проводимых на низкомолекулярных полиэфирах (ММ 4000-6000), скорость синтеза приемлема без катализаторов. При использовании значительного количества катализатора возрастает вязкость предполимеров. Особенно явно эти зависимости прослеживаются в случае получения СПУ-олигомеров по способу с аминоалкоксисиланом, поскольку увеличивается число возможных побочных реакций.

4. Разработан метод синтеза силанмодифицированных полиуретанов, позволяющий перевести синтез в переходную область за счет использования осушителя (который обычно вводится в готовый СПУ-олигомер) в качестве активного разбавителя. Разработанный метод синтеза позволяет снизить его продолжительность на 3-6 часов в зависимости от типа синтеза, исключить дополнительную стадию введения осушителя в готовый олигомер и сделать синтез одностадийным, получать СПУ-олигомеры меньшей вязкости и сократить себестоимость олигомеров на 21,5%.

5. Установлено влияние структуры олигомеров – величины мягкого сегмента и количества жестких сегментов – на технологические и эксплуатационные свойства. Установлено, что для создания высокомодульных материалов предпочтительно использовать СПУ-олигомеры с высоким содержанием жестких блоков (6,0 % и выше), полученных по способу с аминоалкоксисиланом, для низкомодульных – с мягкими сегментами большой длины (12000-18000) и малым количеством жестких блоков (2-5%).

6. Установлена зависимость технологических времен отверждения олигомера – жизнеспособности, конечного отверждения – от различных факторов. Показано, что введение осушителя увеличивает жизнеспособность системы, введение в композицию воды увеличивает скорость гидролиза до концентрации 1% масс, а в дальнейшем не влияет на реокинетику отверждения. Показано, что увеличение температуры увеличивает как скорость гидролиза алкоксигрупп (снижает жизнеспособность), так и скорость конденсации гидроксисилановых групп (уменьшается время конечного отверждения). Установлено, что аминные соединения почти не катализируют реакцию гидролиза алкоксисилановых групп, а кислые катализаторы увеличивают скорость стадии гидролиза по сравнению с металлорганическими катализаторами в той же концентрации в 80-85 раз. Установлено, что с увеличением ММ мягкого сегмента СПУ-олигомера снижается скорость гидролиза и увеличивается энергия активации процесса отверждения, что свидетельствует об увеличении жизнеспособности системы. Данные реокинетики отверждения позволяют прогнозировать технологические параметры отверждения различных СПУ-систем.

7. Показано влияние состава композиции: наполнителей, пластификаторов, противостарителей, промоторов адгезии - на свойства конечных материалов: прочностные, стойкость к старению, прочность на сдвиг. На основе полученных данных были предложены базовые (ориентировочные) рецептуры для материалов различного назначения: клеев-герметиков, низкомодульных строительных герметиков, контактных клеев, которые позволяют варьировать прочность при растяжении до 2,5 МПа, относительное удлинение при разрыве от 100 до 400%, модуль упругости от 0,2 до 2,5 МПа.

8. Разработана технологическая схема получения СПУ-олигомеров по двум способам, составлена разовая технологическая инструкция на промышленный выпуск. Результаты работы внедрены на ООО «НПП «Макромер», выпущены опытные партии СПУ-олигомеров, которые получили положительную оценку у потребителей как основа для строительных герметиков, липких автомобильных ковриков, укрепляющих материалов в дорожном строительстве, оконных герметиках.

Похожие диссертации на Полиуретаны с концевыми алкоксисилановыми группами: синтез, свойства, рецептуростроение, отверждение