Введение к работе
Актуальность темы исследования. В современной микро- и оггоэлек-тронике, а также волоконной оптике широкое применение получили кремний-органические материалы ускоренной вулканизации, полимеризуемые го реакции полиприсоединения. Однако они не лишены недостатков. Например, современные масштабы производства оптических волокон и мощности вытяжных установок требуют значительно более высоких скоростей отверждения материалов, применяемых в качестве оболочек волоконных световодов. Поэтому возник интерес к фотоотверждаемым кремнийорганическим материалаи, которые привлекательны тем, что сочетают в себе достоинства, как материалов холодной вулканизации, так и материалов ускоренной вулканизации, и свободны от недостатков тех и других. Фотополимеризация проходит с высокой скоростью без нагревания и без выделения побочных продуктов. При этом шключа-стся использование дорогостоящего платинового катализатора и реализуется селективное отверждение, что принципиально невозможно ни для какого другого класса кремнийорганических соединений.
Надо отметить, что основная информация о фотоотверждаемых кремний-органических материалах сосредоточена в патентной литературе, поэтому вопросы подробного исследования различных аспектов, связанных с зашеимо-стями свойств подобных композиций от состава и строения исходных дродук-тов, а также разработка новых фотоотверждаемых материалов являютсі в достаточной степени актуальными.
Цель работы:
-
Изучение закономерностей вулканизации и свойств получаемых полимеров в зависимости от состава композиции и строения исходных олигомеров.
-
Разработка на основе результатов проведенных исследований рецептур и
технологии получения фотоотверждаемых кремнийорганических конпози-ций, в том числе для волоконной оптики, позволяющих повысить скорость вытяжки волокна до 100 и более метров в минуту, и работоспособны! в интервале температур от - 80С до 150С. 3. Внедрение разработанных фотоотверждаемых кремнийорганическш композиций в различные отрасли промышленности.
Научная новизна и практическая значимость работы. На основе систематических исследований влияния вида и состава исходных компонентов, типа фотоинициатора на свойства фотоотверждаемых кремнийорганических композиций впервые разработаны методологические основы создания различных материалов УФ-вулканизации для волоконной оптики.
Изучено влияние строения и расположения акрилатсодержащего заместителя на реакционную способность силоксанов, впервые отмечена аномально низкая реакционная способность концевой метакрилоксиметильной грушы в реакциях фотополимеризации силоксанов.
Исследованы физико-механические свойства фотополимеризуемых композиций в зависимости от состава и строения исходных олигомеров. Покгзано, что прочностные и оптические свойства композиции на основе а,а-бис-(тривинилсилокси)-оліп-одиметилметилфенилсилоксана (содержание металфе-нилсилоксизвеньев составляет 4 мол.%) и а,со-бис-(триметшісилокси)-олигодиметилметилмеркаптометилсилоксаиа зависят, главным образом, от молекулярной массы последнего олигомера и содержания в нем меркаптогрупп, установлены допустимые пределы изменения этих параметров. Выявлено значительное увеличение прочности при использовании дополнительных спивающих агентов (ДСА) и найден ДСА оптимального состава - а,со-(дигидрокси)-олигодиметилсилоксивйнилсилсесквиоксан.
Исследовано поведение при повышенных и пониженных температурах, а также физико-механические свойства фотополимеризуемых композиций на основе акршатсодержащих силоксанов в зависимости от строения и расположения акрилітсодержащеи группы. Установлено, что прочность композиции на основе олигомеров с акрилоксиметильными заместителями может быть увеличена, как путем введения дополнительных сшивающих агентов, так и путем варьировали параметров молекулярно-массового распределения исходного олигомера. Причем применение обоих приемов дает синергический эффект и позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции без использования усиливающих наполнителей и ухудшения оптических свойств.
На основании проведенных исследований создан ряд рецептур фотоот-верждаемых компаундов серии СИЭЛ-УФ, нашедших применение в волоконной оптике и обладающих термической стойкостью, морозостойкостью, заданным комплексом физико-механических свойств, способных к полимеризации с высокой скоростью в динамическом режиме.
Комяаунды марок СИЭЛ-УФ рекомендованы к применению в качестве различных оболочек световодов, для изготовления пожаростойких стеклопаке-тов и др. областях техники.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 2 печатные работы, получено 3 патента Российской Федерации. Отдельные результаты исследований были представлены и докладывались на Всесоюзной конференции "Радикальная полимеризация" (Горький, 1989 г.); VII Всесоюзной конференции по химии, технологии производства и практическому применению кремнийорганических соединений (Тбилиси, 1990 г.); X Международном Симпозиуме по кремнийорганической химии (Польша, Познань, 1993); на Международном Симпозиуме MACROGROUP «Кремнийсодержащие поли-
меры» (Великобритания, Кент, 1994 г.); XXVIII Симпозиуме по органосшшко-нам (США, Гейнсвилл, 1995 г.); XI Международном Симпозиуме по кремний-органической химии (Франция, Монпелье, 1996 г.); V Всероссийском Симпозиуме "Строение и реакционная способность кремнииорганических соединений (Иркутск, 1996г); Всероссийской конференции «Кремнийорганические соединения: синтез, свойства, применение» (Москва, 2000 г.); 38 Международном Симпозиуме (ШРАС) по макромолекулярной химии (Польша, Варшава, 2000).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, результатов исследования и их обсуждения, экспериментальной части, выводов и списка литературы (149 наименований). Работа изложена на 114 страницах, содержит 23 таблицы и 29 рисунков.
Для проведения химических реакций, выделения их продуктов и подготовки образцов для анализов использовались общепринятые методы и оборудование. Состав и строение полученных веществ подтверждены с помощью данных элементного анализа, ИК- и *Н ЯМР-спектров.