Введение к работе
Актуальность работы. Гидроксилсодержащие олигомеры диеновой природы являются базовыми связующими при формировании эластичных полиуретанов (ЭПУ) различного назначения. К настоящему времени основное практическое применение нашли продукты анионной сополимеризации бутадиена и пиперилена (СКДП-Н), бутадиена и изопрена (ПДИ-1К), а также олигобутадиены различной молекулярной массы, получаемые ионно-координационной полимеризацией, которые относят к телехелатным олигомерам. Методы синтеза предопределяют такую важнейшую характеристику, как распределение по типу функциональности. Для обозначенных выше олигомеров основной вклад в статистическое значение средней функциональности вносят макромолекулы с функциональностью до двух. Это ограничивает материаловедческие возможности в части регулирования степени сшивания, и, соответственно, структуры и свойств ЭПУ.
Продукты радикальной полимеризации диеновых мономеров принципиально отличаются, поскольку в этом случае получаются олигомеры с большей функциональностью за счет дополнительного введения гидроксильных групп по двойной связи и/или по а-метиленовому атому углерода основной цепи. В результате, основной вклад в статистическое значение средней функциональности вносят макромолекулы с образованием полифункциональных (альтернантных) олигомеров. Они содержат меньшее количество двойных связей. В совокупности эти факторы являются предпосылкой для создания ЭПУ с более высокой степенью сшивания и с улучшенными свойствами.
В свою очередь, ЭПУ на основе телехелатных олигомеров диеновой природы характеризуются невысокой стойкостью к различным видам старения. В этой связи, для повышения термо- и агрессивостойкости в качестве удлинителя цепи (УЦ) реакции уретанообразования предложено использование фторированных производных дифенилолметана (ФДФМ).
Предполагалось, что технический результат может быть обеспечен за счет встраивания в структуру пространственной сетки ЭПУ соединения с фторированным фрагментом.
Композиции на основе полифункциональных олигоизопренов с повышенным значением среднечисленной функциональности по гидроксильным группам, а также ЭПУ, при получении которых используются ФДФМ, практически не изучены, что предопределяет актуальность данной работы.
Исследования выполнялись в рамках научной школы (грант НШ-4761.2012.3), а также при поддержке Минобрнауки РФ (соглашение № 14.В37.21.0873). В период обучения в аспирантуре соискатель являлся стипендиатом президента РФ (приказ Минобрнауки РФ № 935 от 19.11.12 г.).
Цель работы - разработка полиуретановых материалов на основе олигоизопренов с повышенной функциональностью по гидроксильным группам, а также телехелатных олигомеров в сочетании с фторированными производными дифенилолметана.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить строение вновь синтезированных олигоизопренов, их
молекулярно-кинетические характеристики и реологические свойства;
- исследовать гранулометрические параметры эмульсий олигомер -
агент разветвления цепи (АРЦ - глицерин);
оценить поверхностную активность фторированных
дифенилолметанов как компонента реакции уретанообразования;
установить взаимосвязь параметров пространственной сетки материалов из олигоизопренов с повышенной функциональностью, а также полиуретанов, полученных на основе телехелатных олигомеров в комбинации с ФДФМ, со свойствами отвержденных ЭПУ. В обсуждении полученных результатов принимал участие к.т.н., доцент Ваниев М.А.
Научная новизна работы заключается в том, что в качестве связующих и компонентов для создания новых эластичных полиуретанов предложены олигоизопрены с повышенной среднечисленной функциональностью по гидроксильным группам, а также реакционноспособные фторированные производные дифенилолметана в комбинации с телехелатными олигомерами, что обеспечивает получение материалов с высокой степенью поперечного сшивания и повышенной термо- и химической стойкостью.
Практическая значимость работы. Применение
полифункциональных олигоизопренов позволяет получать материалы, которые наряду с устойчивостью к динамическим нагрузкам и износостойкостью, обладают повышенной твердостью и прочностью. Совокупность этих качеств является востребованной для активно развивающейся в настоящее время отрасли - устройство твердых полиуретановых напольных покрытий в промышленных зданиях, складских помещениях, на автопаркингах и подобных сооружениях. После комплекса испытаний, проведенных ООО ПФ «Эластомер», перспективность материалов для такого назначения была подтверждена. Результаты НИР внедрены на данном предприятии (акт внедрения от 19 июля 2013 г.).
Целенаправленное использование фторсодержащих ФДФМ с гидроксильными группами, участвующих в реакции уретанообразования, обеспечивает достижение технического результата в части повышения термо- и химической стойкости, а также гидрофобности. Эти факторы позволяют рекомендовать новые ЭПУ для формирования на бетонных основаниях покрытий, обладающих резистентностью к действию растворов кислот и щелочей, горячей воды и кратковременно пара (акт испытаний 000 «Голдман Строй Групп» от 10 июля 2013 г.). Они представляют интерес для предприятий химической, фармацевтической и пищевой промышленности.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ВолгГТУ и региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области 2010-2011 г.; на международных конференциях: "Техническая химия. От теории к практике" (г. Пермь, 2010 г.); "Ломоносов-2010, 2011" (г. Москва); XII Украинская конференция высокомолекулярных соединений (г. Киев, 2010 г.); IV между нар. конф.-школа по физике и физикохимии олигомеров "Олигомеры - 2011" (г. Казань); Экол ого безопасные и ресурсосберегающие технологии и материалы (г. Улан-Удэ, 2011 г.); XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, (г. Волгоград. 2011 г.); на всероссийских конференциях: V всероссийская Каргинская конференция "Полимеры-2010" (г. Москва, 2010 г.); Химия в современном мире (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); Менделеев-2012 (г. Санкт-Петербург); Успехи химической физики (г. Черноголовка, 2013 г.).
Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 33 работы, из них 7 научных статей в журналах, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 17 тезисов докладов на научных конференциях, получено 9 патентов РФ. Согласно данных российского индекса научного цитирования (РИНЦ) автор имеет 33 работы, в базе данных Scopus зарегистрировано 8 публикаций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 155 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц, 52 рисунка, состоит из введения, 5 глав, списка литературы из 169 наименований, содержит 9 приложений.
