Введение к работе
Актуальность работы.
Этиленовые сополимеры широко используются для получения материалов и изделий различного назначения, в том числе защитных покрытий и адгезивов. Расширить область применения промышленно-выпускаемых сополимеров этилена возможно путем их модификации.
Ранее в работах О.В.Стоянова, А.Е.Чалых, Bounor-Legare V. с сотрудниками была изучена химическая модификация сополимеров этилена с ви- нилацетатом тетраэтоксисиланомом, исследованы фазовые равновесия, фазовая структура систем «сополимер этилена с винилацетатом - тетраэтоксиси- лан», оценены свойства модифицированных сополимеров. В результате модификации сополимеров этилена тетраэтоксисиланом получены материалы с улучшенными физико-механическими и адгезионными свойствами.
Информация об использовании предельных алкоксисиланов, содержащих амино-, эпокси- и глицидоксигруппы, в качестве модификаторов полио- лефинов, в литературе практически отсутствует. Также остаются открытыми вопросы о формировании фазовой структуры этих систем.
Таким образом, исследование модификации этиленовых сополимеров амино- и глицидоксиалкоксисиланами является актуальной задачей.
Цель настоящей работы состояла в исследовании модификации сополимеров этилена с винилацетатом и сополимеров этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом алкоксисиланами, содержащими амино- и глици- доксигруппы, и изучении закономерностей формирования фазовой структуры систем «этиленовый сополимер - амино(глицидокси)алкоксисилан».
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучение структуры и свойств сополимеров этилена с винилацета- том и сополимеров этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом, модифицированных реакционным смешением в расплаве аминопропилтриэток- сисиланом, [3-(2-аминоэтиламин)пропил]-триметоксисиланом и (3-глицидок- сипропил)триметоксисиланом;
Исследование формирования фазовых равновесий в системах «этиленовые сополимеры - алкоксисиланы» и определение их термодинамических характеристик.
Научная новизна:
Методом реакционного смешения в расплаве осуществлена модификация сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА) и сополимеров этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом (СЭВАМА) алкоксисила- нами, содержащими амино- и глицидоксигруппы, (аминопропилтриэтоксиси- лан (АГМ-9), [3-(2-аминоэтиламин)пропил]триметоксисилан (ДАС), (3- глицидоксипропил)-триметоксисилан (ГС)).
Впервые построены фазовые диаграммы для систем СЭВА (СЭВАМА) - АГМ-9, СЭВА (СЭВАМА) - ДАС, СЭВА (СЭВАМА) - ГС, показавшие, что все системы имеют высшую критическую температуру смешения. Для всех систем определены коэффициенты взаимодиффузии, рассчитаны парные параметры взаимодействия и показатели преломления.
Определена фазовая структура модифицированных сополимеров. Установлено, что при высоких концентрациях модификатора привитой си- локсан выделяется в отдельную фазу с размером частиц 0,1 до 1 мкм в СЭВАМА с содержанием винилацетатных групп 13% и 50-100 нм в СЭВАМА с содержанием винилацетатных групп 26%.
Практическая значимость работы:
Фазовые диаграммы и термодинамические характеристики имеют справочный характер и могут быть использованы при разработке состава композиций на основе данных сополимеров и модификаторов.
Показано, что прочностные показатели модифицированных сополимеров существенно возрастают: композиции СЭВАМА26+ДАС - в 2,4 раза, СЭВАМА26+АГМ-9 - в 2 раза, в СЭВА20+АГМ-9 - в 1,5 раза, СЭВА20+ДАС - в 1,6 раза. Наблюдается увеличение адгезионной прочности композиций к различным субстратам: к алюминию для материала СЭВА20+АГМ-9 - в ~ 14 раз, для СЭВАМА26+ДАС - в 1,7 раза; к стали для СЭВА27+АГМ-9 - в 4 раза и СЭВАМА26+АГМ-9 - в 1,7 раз; к ПЭТФ для СЭВАМА26+ГС в ~ 1,7 раза. Повышение прочностных и адгезионных характеристик СЭВА и СЭВАМА делает их перспективными для использования в качестве адгезивов и материалов для различных экструзионных изделий, в частности, гибких шлангов.
Апробация работы: Результаты работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских конференциях: Научной школе с международным участием «Актуальные проблемы науки о полимерах» (Казань, 2011); XVII и XVIII Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Йошкар-Ола, 2010, 2011); Всероссийской молодежной научной школе, посвященной лауреатам Нобелевских премий по химии (Казань, 2011); Международной научной школе «New materials and polymers processing technologies» (Ялова - Казань, 2012); Международной научной школе «Актуальные проблемы физико-химии полимеров и композиционных материалов» (Лихай - Казань, 2012); Юбилейной международной школе- конференции «Кирпичниковские чтения по химии и технологии высокомолекулярных соединений» (Казань, 2012); Всероссийской научной школе «Технические решения и инновации в технологиях переработки полимеров и композиционных материалов» (Казань, 2012).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 6 статей по перечню ВАК, 7 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 154 страницах и содержит 85 рисунков, 10 таблиц и библиографию из 205 ссылок.
Автор благодарит д.х.н. Герасимова В.К. и к.т.н. Русанову С.Н. за помощь в проведении исследований и участие в обсуждении результатов работы.
