Введение к работе
Актуальность темы: В настоящее время широкое применение находят композиционные материалы на основе эпоксидных олигомеров, применяемые в качестве заливочных композиций, клеев, покрытий и т.д.
Создание эпоксидных композиционных материалов с заданными свойствами требует введения в структуру полимерной матрицы модифицирующих добавок различного типа действия, однако роль модификаторов в процессе образования полимерной матрицы не всегда ясна. Особенно это касается естественных условий отверждения композиций.
Особую значимость представляет оценка модификации эпоксиаминных композиций активными и неактивными ингредиентами. Важную роль в этой оценке представляет метод ЯМР, который в последнее время эффективно используется для исследования ядерных релаксационных параметров в процессе отверждения композиций, а также для оценки времени отверждения и строения образующихся полимерных сеток.
С этой точки зрения, изучение кинетики и механизма образования эпоксиаминной матрицы под действием различных модификаторов и топологии образующейся сетки современными методами, такими, как метод ЯМР, является актуальной задачей.
Разумное сочетание всех разновидностей метода ЯМР позволяет эффективно решать эти задачи.
В связи с вышесказанным, целы-э настоящей работы является изучение закономерностей отверждения модифицированных эпоксиаминных матриц, их температурное поведение, исследование структуры образующихся полимерных сеток, а также разработка новых композиционных материалов на их основе.
Для достижения цели диссертационной работы необходимо было решить следующие задачи:
методом ЯМР оценить влияние модификаторов различного типа на процесс отверждения эпоксиаминной матрицы и структуру образующейся полимерной сетки;
по температурному поведению параметров спектров ЯМР установить влияние вводимых модификаторов на характер межмолекулярного взаимодействия образующихся полимерных сеток отвержденных эпоксиаминных матриц;
осуществить попытку оценки доли физических и химических связей в структуре образующейся полимерной сетки;
разработать модифицированшле композиционные материалы
низкотемпературного отверждения;
- провести испытания разработанных композиций и осуществить практическую
реализацию результатов работы.
Научная новизна работы:
- импульсным методом ЯМР установлено влияние модификаторов различного
строения на изменение времен ядерной спин-спиновой релаксации и
населенностей фаз протонов в процессе отверждения модифицированных композиций;
по параметрам спектров ЯМР для композиций с модификаторами ДОФ, ПЭФ-ЗА и «Оксилин-6» установлен сложный характер формы линии ЯМР, связанный с наличием областей с образующейся нерегулярной сеткой связей, что оказывает существенное влияние на структуру и свойства образующихся эпоксиаминных матриц;
по температурным зависимостям параметров спектров ЯМР сделана попытка установления доли вклада физической и химической сетки в структуру образующейся полимерной матрицы модифицированных эпоксиаминных композиций, в ряду которых наиболее существенными оказались композиции с модификаторами ДОФ, ПЭФ-ЗА и «Оксилин-6»;
методом ЯМР 13С выявлены причины нестабильности свойств герметиков на основе полисульфидных олигомеров с модифицированными эпоксидными смолами, обусловленные различием в разветвленное промышленных жидких тиоколов.
Практическая ценность работы: По результатам выполненных исследований разработаны:
эпоксиуретановый лак для антикоррозионной защиты изделий из стали
и алюминиевых сплавов;
эпокси-тиоколовый герметик. Разработанные композиции успешно прошли комплекс лабораторных и технологических испытаний и внедрены на предприятии-производителе ЗАО «Полистром» (г.Казань).
Апробация работы: Результаты работы обсуждались на IX Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2005» (Одесса, 2005), Международной научно-технической конференции «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2004 г.), V Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (Казань, 2004 г.), Общероссийской конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (Казань, 2005 г.), IV Всероссийской конференции «Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях» (Казань, 2005 г.), научной сессии КГТУ (Казань, 2003-2005 гг.).
Автор выражает благодарность профессорам Минкину B.C. и Гарипову P.M. за помощь в подготовке, проведении и обсуждении работы.
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 14 тезисов докладов, имеется 1 патент РФ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3-х глав (обзор литературы, экспериментальная часть, обсуждение результатов), выводов и приложения; работа изложена на 123 стр., содержит 28 рисунков, 21 таблицу и библиографию из 252 ссылок.
В качестве основных объектов исследования использовались: эпоксидиановый олигомер ЭД-20 и модификаторы, различные по механизму действия, (инертные (дибутилфталат (ДБФ), диоктилфталат (ДОФ), олигомер ЭДОС), активные монофункциональные (пропиленкарбонат (ПК), фенилглицидиловый эфир (ФГЭ)) и активные полифункциональные (эпоксиуретановые олигомеры ПЭФ-ЗА, эпоксиуретановые олигомеры на основе простых и сложных полиэфиров: полифурита (ЭУО-Ш), лапрола-502 (ЭУО-2П), лапрола-503 (ЭУО-ЗП), ПДА-800 (ЭУО-1С), ЭДА-50 (ЭУО-2С), П-6 (ЭУО-ЗС), эпоксидный хлорсодержащий олигомер «Оксилин-6»)). В качестве отвердителя был использован диэтилентриамин (ДЭТА).
В работе использованы следующие методы исследования: измененный метод Клаффа-Гледдинга, стандартные методы физико-механических испытаний, метод ЯМР-широких линий, импульсный метод ЯМР и метод ЯМР высокого разрешения.
Похожие диссертации на Изучение модификации эпоксидных и тиокольных композиций методом ЯМР-спектроскопии
