Doldurulmuş ED-20 oli̇qomeri̇ əsasinda kompozi̇si̇yalar Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

KiMYA PROBLEMLERi № 1 2016

55

UOT 678.686+665.637.

DOLDURULMUÇ ED-20 OLiQOMERi 9SASINDA KOMPOZiSiYALAR

O.Y.Musayeva

Azdrbaycan Dôvldt Neft vd Sdnaye Universiteti Az 1010 Baki, Azadliqpr.,20, e-mail: [email protected]

Istehsalat tullantisi olan boksit qlami, epoksid oliqomeri vd SKN-26 vd SKN-40 markali buradienakrilnitril kauçuku dsasinda kompozisiyalar alinmiç vd onlarin xassdldri tddqiq edilmiçdir. Doldurucunun vd kauçukun dlavdsi ild polimer qariçigi dsasinda alinmiç kompozisiyalarin zdrbdyd davamliligi vd mexaniki mohkdmliyi artmiç, istiliyd davamliligi vd istismar xassdldri yax§ila§mi§dir.

Açar sôzldr: buradienakrilnitril, doldurucu, boksit qlami, oliqomer, tullanti, funksional qrup. termoqravimetrik, infraqirmizi spektroskopiya

GÎRÎÇ

Ganca Gil-Torpaq zavodunun alunit §lami hovuzlarinda, umumilikda 12 milyon 730 min ton alunit tullanti §lami, boksit §lami hovuzunda isa 8 milyon 843 min ton boksit tullanti §lami yigilib qalmi§dir. Bu da o zonada atraf muhitin çirklanmasina ciddi tasir gostarir. Bu tullantilardan istifada etmakla qisman da olsa bu sahada amala galmi§ ekoloji problemi hall etmi§ oluruq. Tullantilardan polimer materiallarin istehsalinda doldurucu kimi istifada etmak, ham ekoloji, ham da iqtisadi cahatdan samaralidir.

Tadqiqat içinda epoksidian

oliqomeri asasinda polimer kompozisiyalarin alinmasinda Ganca gil torpaq zavodunun istehsal tullantisi olan boksit çlamindan (B§) istifada edilmi§dir.

Malumdur ki, tarkibinda reaksiya qabiliyyatli funksional qruplar olan epoksidian (EDO) oliqomerlari çox yuksak adgeziya qabiliyyatina malikdirlar, bununla yanaçi, onlar asasinda alinan kompozisiyalar kovrak va aqressiv muhita davamsizdirlar. Bu çatiçmazligi aradan qaldirmaq uçun onlari muxtalif funksional qruplu birlaçmalarla va doldurucularla modifikasiya edilir [1-4].

N0TÎC0L9R V0 ONLARIN MUZAKÎReSÎ

Taqdim olunan i§da oliqomer, polimer qariçigi va doldurucu asasinda kompozisiyalar hazirlanmiçdir. Bu kompozisiyalarin hazirlanmasinda açagidaki komponentlardan istifada edilmiçdir: alaqalandirici kimi ED-20 markali epoksid oliqomerindan, modifikator-plastifikator kimi SKN-26 va SKN-40 markali

butadien-akrilonitril kauçukundan, doldurucu kimi tarkibinda metal oksidlari olan boksit çlamindan (B§), barkidici kimi polietilen-poliamindan (PEPA) istifada edilmiçdir. Kompozisiyalarin tarkibi cadval 1-da verilmiçdir.

Cadval 1. ED-20 oliqomeri asasinda kompozisiyalarin tarkibi

Tarkiblar Ko m p o n e n t l a r i n m i c d a r i, k.h.

ED-20 SKN-26 SKN-40 B§ PEPA

Tarkib I 100 - - - 15

Tarkib II 100 5 - - 15

Tarkib III 100 - 5 - 15

Tarkib IV 100 5 - 10 15

Tarkib V 100 - 5 10 15

Tarkib VI 100 - - 10 15

Kau9uku epoksid oliqomerina alava etdikda o dispers faza §aklinda qalir. Kau9uk epoksid oliqomerinin barkimasi prosesinda sferik formada olur. Bu da onu göstarir ki, fazalarin ayrilmasi hala sistem axici vaziyyatda olduqda ba§ verir. Dispers fazanin böyük hissaciklarini epoksid oliqomerlari ta§kil edir, daha ki9ik hissaciklar homogen qalir. Kau9ukun miqdari oliqomerda 20%-dan az olduqda o, dispers faza §aklinda olur. Bu miqdardan 9ox götürdükda kau9uk matrisani amala gatirir va oliqomer sferik hissaciklar §aklinda sistemdan ayrilir. Barkima temperaturu artdiqca, kompozisiyanin xassalari daha da yax§ila§ir. Kau9ukun tarkibinda akrilonitrilin miqdari 9ox olduqda barkima prosesi intensiv gedir. Bu kompozisiyada olan funksional qruplar arasinda kimyavi rabitanin amala galmasi ila izah olunur [5-6].

Doldurucunun epoksid oliqomerina alava edilmasi qari§igin özlülüyünü artirir va barkima prosesinda yigilmanin qari§isini alir, eyni zamanda oliqomerin möhkamliyini va barkliyini artirir. Barkidilmi§ epoksid oliqomeri yüksak xassalara malik olur. Yüksak adgeziya qabiliyyati onu metal, marmar, keramika, §ü§a, plastik kütla, rezin va agac kimi materiallarin yapi§qanina 9evirir. Barkidilmi§ va doldurulmu§ epoksid oliqomeri benzina, yaga, suya, az qatiliqli sulfat va xlorid tur§usunun mahlullarina va qalavilara davamlidir. Barkidilmi§ oliqomerin dielektrik göstaricilari yüksak olur, istiliya va suya davamliligi artmi§ olur [7-8].

Möhkamlik xassalarina göra epoksid oliqomerinin xassalari ba§qa oliqomerlardan 9ox yüksakdir. Uzanmada möhkamliyi 1400 Cadval 2. Kompozisiyalarin

kqs/sm2, sixilmada möhkamliyi 4000 kqs/sm2, ayilmada möhkamliyi 2200 kqs/sm2, nisbi uzanmasi 50000 kqs/sm2, zarba özlülüyü 250 kq/m3, nisbi uzanma 750% (20°C-da). Epoksid oliqomerlarinin 9ati§mayan cahatlari onlarin bahali olmasidir.

ED asasinda alinan kompozisiyalarin xassalari termoqravimetrik analiz (TQA), infraqirmizi spektroskopiya (ÍKS), differensial-inteqral kolorimetriya üsullari ila öyranilmi§dir. Kompleks xassalari alda etmak ü9ün ED-20 oliqomeri asasinda alinmi§ kompozisiyalar barkidilmi§dir. Alinan 9oxkomponentli qari§iqlarda fazalararasi tasir ü9ün sarhad qati va kompleks mexaniki xassalarin formala§masi ü9ün doldurucu hissaciklarinin öl9üsü va öl9üya göra yerla§dirilmasi asasdir. Elektrik ke9iciriciliyi va nisbi sathi yax§ila§dirmaq ü9ün doldurucu dayirmanda üyüdülür. Tadqiqat i§inda öl9üsü d=0.14 mm doldurucu hissaciklarindan istifada edilmi§dir.

Epoksid oliqomeri asasinda kompozisiyalarin VZ-3 cihazi ila özlülüyü, §Q-1 cihazi ila elastikliyi, adgeziyasi, zarbaya qar§i möhkamliyi, barkliyi öyranilmi§dir. Alinan naticalar cadval 2-da verilmi§dir. Cadval 2-dan görünür ki, epoksid oliqomerina SKN va doldurucu alavasi ila kompozisiyanin özlülüyü, adgeziya, ayilma va zarbada möhkamlik, barklik va adgeziya möhkamliyi artmi§dir. Bu da epoksid oliqomeri ila SKN asasinda kimyavi alaqalarin oldugunu göstarir. Plastifikator va doldurucu kompozisiyaya ayir-ayri alava olunur va gel amalagalma va barkima vaxtini azaldir. Bu göstaricilar cadval 3-da verilmi§dir.

fiziki-mexaniki göstaricilari

Kompoz isiyanin tarkibi 9sas göstarici ar Barklik MU-3-la §.v. Adgeziya möhkamliyi, MPa

Özlülük, VZ-3-la 20±2°C,san Adgeziya, balla Möhkamlik

S B % E rn ä N ^

I Tarkib 60 4 15 20 0.2 3.6

II Tarkib 23 1 3 30 0.5 6.5

DOLDURULMUÇ ED-20 OLiQOMERi 9SASINDA

57

III Tarkib 40 2 10 40 0.7 4.7

IV Tarkib 37 1 10 50 0.6 4.9

V Tarkib 33 1 10 50 0.8 3.3

VI Tarkib 33 1 10 50 0.8 3.5

Cadval 3. EDO asasinda barkima prosesinin asas gostaricilari

Kompozisiya materiallarinin tarkibi, k.h Barkima daracasi, %

T=25°C t=24 saat T=80°C t=1 saat T=80°C t=3 saat

1. ED-20 73 90 90

2. ED-20+SKN-26 80 98 96

3.ED-20+SKN-40 82 96 96

4.ED-20+SKN-26+PEPA 87 95 92

5. ED-20+SKN-40+PEPA 89 94 97

Cadval 3-dan gôrunduyu kimi ED oliqomerina butadien-akrilonitril kauçukunun alavasi ila eyni temperatur çaraitinda ED va SKN asasinda qariçiqlarin barkima gostaricilari epoksid oliqomerinin barkima gostaricilarindan yuksakdir.

Doldurucunun alavasi ila qariçigin barkima surati artir. Cadval 4-dan gorunur ki, ED-20+PEPA qariçigi 120°C-da 75 daq muddatinda barkidiyi halda ona SKN-26 alava edildikda 80°C temperaturda 50 daqiqa, SKN-40 alava edildikda 80°C 40 daq., B§ alavasi ila barkima vaxti 2 dafa suratlanmiçdir.

Barkidicinin miqdari 25% qadar goturuldukda kompozisiyanin barkima vaxti yuksalir, barkima daracasi isa açagi duçur. Kompozisiyalarin xassalarinin yax§ila§masi va stabillaçmasi uçun barkima 90°C 1-3 saat muddatinda aparilmiçdir. Bu zaman barkima daracasi 84-94% olmuçdur. Kompozisiyalarin barkima prosesinin asas gostaricilari cadval 5-da verilmiçdir.

iQS, TQA va skan edan kalorimetr usulu ila bu komponentlar arasinda kimyavi alaqanin oldugu gostarilir. 1150-1070 sm-1 diapazonda yeni piklarin amala galmasi SKN va ED asasinda alaqanin yaranmasini gostarir.

Materialin tarkibi 100 k.h ED-20 asasan, k. h. Gelamalagalma vaxti, Tgel, daq Barkima Tbar, daq Maksimum barkima temperaturu, °C

ED-20+15 PEPA 60 75 120

ED-20+5 SKN-26+15 PEPA 30 50 80

ED-20+5 SKN-40+15 PEPA 20 40 80

ED-20+5 SKN-40+10 BÇ+15 PEPA 20 60 60

ED-20+5 SKN-26+10 BÇ+15 PEPA 50 90 60

ED-20+15 B§+15 PEPA 25 50 100

Cadval 4. Doldurulmuç va plastikla§dirilmi§ epoksid kompozisiyalarinin barkima gostaricilari

Cadval 5. Kompozisiyanin barkima prosesinin asas góstaricilari

Kompozisiyanin tarkibi 100 k.h ed-20-ya góra B a r k i m a g ó s t a r i c i l a r i X, % 90°C, 2 saat

Tgel, daq Tbar, daq T °C í max ^

1. ED-20+PEPA 60 75 121 -

2. ED-20+B §+PEPA 30 55 73 86

3.ED-20+SKN-26+PEPA 30 59 62 83

4.ED-20+SKN-40+PEPA 30 69 52 76

5.ED-20+SKN-26+B§+PEPA 30 65 62 74

6. ED-20+SKN-40+B§+PEPA 20 30 124 94

ED oliqomeri asasinda kompozisiyalarin termoqravimetrik analizi góstarmi§dir ki, SKN-nin ED oliqomerina alavasi materialin istiliya davamliligini artirir, bu destruksiyanin ba§langic temperaturunda ózünü góstarir. Eyni

zamanda destruksiyanin aktivla§ma enerjisi da artir, kütla itkisi azalir. Aktivla§ma enerjisinin qiymatinin artmasi komponentlar arasinda kimyavi alaqanin oldugunu góstarir.

Cadval 6. Epoksid asasinda kompozisiyanin TQA naticalari

Tarkiblar, ED-20-nin 100 k.h. asasan P i r o l i z m a r h a l a s in d a Koks c aliginin miqdari, T °C

T - T 1b s °C T ' max mb - ms ,% mmax 200 300 400 500

ED-20+15 PEPA 200 - 230 210 8 -14 10 94 80 54 35

ED-20 + 5 SKN-26 + 15 PEPA 280 - 360 310 30 - 68 32 95 67 50 40

ED-20 + 5 SKN-40 + 15PEPA 300 - 340 300 11 - 65 30 96 69 60 53

ED-20 + 5SKN-40 +10 B§ + 15PEPA 230 - 365 340 13 - 45 36 93 78 62 53

ED-20 +5 SKN-26 +15B§ + 15PEPA 200 - 400 320 12 - 34 34 94 75 71 65

ED20 + 10B§ + 15PEPA 200 - 360 290 3 - 74 66 97 63 44 37

ED-20 + 30 B§+15 PEPA 300 - 630 520 11 - 37 29 94 82 80 76

Alinan kompozisiyalar órtük kimi istifada olunmu§dur. Ortük kompozisiyasi poladdan hazirlanmi§ ól9ülari 3x5 sm olan metal

lóvhalara 2 qat gakilir. Bu cür órtük kompozisiyalarin xassalari tadqiq edilmi§dir. va cadval 7-da verilmi§dir.

DOLDURULMUS ED-20 OLiQOMERi 9SASINDA 59

Cadval 7.Örtük kompozisiyasinin asas göstaricilari

№ G Ö S T Э R I C I L Э R N Ü M U N Э L Э R

I II III IV V

1. Metala adgeziyasi, kq/sm2 8.2 8.8 8.6 9.0 9.2

2. Nisbi uzanma,% 4.5 4.8 4.8 4.3 4.0

3. Möhkamlik (Mayatnikov cihazi ila ) 0.55 0.60 0.60 0.60 0.6

4. Yeyilma, mm/kq sm 0.31 0.42 0.42 0.64 0.44

5. Örtüyün ayilmada elastikliyi, mm 3 1 1 3 3

Э D Э B I Y Y AT

1. Благонравова А.А., Непомнящий А.И. «Лаковые эпоксидные смолы », Изд. М: Химия, 1970, 248 с.

2. Френкельштейн М.И. «Промышленное применение эпоксидных лакокрасочных материалов», Изд. Л.: Химия, 1983, с.22-25.

3. Клебанов И.С. Эпоксидные смолы и материалы на их основе. //Пластические массы.2003, № 11,c.26.

4. Ли Хи, Невилл К. «Справочное руководство по эпоксидным смолам». М.: Химия, 1988, 160с.

5. Шварц А.Г., Дринберг А.Я. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами. М.: Химия, 1972, 224с.

6. Плакунова Е.В., Татеринцева Е.А. Модифицированные эпоксидные смолы. Пластические массы. 2003, № 2, с.39.

7. Билалов Я.М., Наибова Т.М., Мусаева А.Ю. Полимерные антикоррозионные покрытия на основе модифицированных эпоксидных и фенолоформальдегидных олигоме-ров. // «Kimya va neft kimyasi», 2000, № 23, s. 14-18.

8. Bilalov Y.M., Musayeva 9.Y. Modifikasiya naticasinda istismar xassalari yax§ila§dinlmi§ epoksid oliqomerlari asasinda kompozisiyalar. // Azarbaycan Ali Texniki maktablarinin xabarlari. 2008, №3, s. 15-21.

REFERENCES

1. Blagonravova A. A., Nepomnjashhij A.I. Lakovye jepoksidnye smoly [Varnished epoxide resin ], Moscow, Himija Publ., 1970, 248 p.

2. Frenkel'shtejn M.I. Promyshlennoe primenenie jepoksidnyh lakokrasochnyh materialov [Industrial use of epoxide varnished epoxide materials], Leningrad, Himija Publ., 1983, p.22-25.

3. Klebanov I.S. Epoxide resins and related materials. Plast.massy - Poly Plastic, 2003, no. 11, p.26. (In Russian).

4. Li Hi, Nevill K. Spravochnoe rukovodstvopo jepoksidnym smolam [Epoxide resin directory]. Moscow, Himija Publ., 1988, 160 p.

5. Shvarc A.G., Drinberg A.Ja. Sovmeshhenie kauchukov s plastikami i sinteticheskimi smolami [Matching rubbers with plastic and synthetic resins]. M.: Himija, 1972, 224 p.

6. Plakunova E.V., Taterinceva E.A. Modified epoxide resins. Plast.massy - Poly Plastic. 2003, no. 2, p. 39. (In Russian).

7. Bilalov Y.M., Naibova T.M., Musaeva A.Y. Polymer anticorrosive coating on the basis of modified epoxide and phenol-formaldehyde olygomers. Himija i neftehimija, 2000, no. 23, pp.14-18. (In Russian).

8. Bilalov Y.M., Musayeva A.Y. Epoxide olygomer-based compositions with improved performance attributes. Azerbaijan Technical University. Scientific proceedings. Fundamental sciences. 2008, no.3, pp.15-21.(In Azerbaijan).

ED-20 OLYGOMER-FILLED COMPOSITIONS

А. Y.Musayeva

Azerbaijani State University of Oil and Industry Azadlyg Ave., 20, AZ 1010 Baku, Azerbaijan; e-mail:ihm@adna. baku.az

Properties of compositions on the basis of industrial waste - boxite slime, epoxide resin and butadien-acronytril rubber SKN-26 and SKN-40 have been worked out and examined. Introduction of polymer mixture-based filler into the composition leads to the enhancement of impact resistance, mechanical strength and hear endurance and improves performance attributes of compositions obtained.

Keywords: butadienacrylonytril, filler, bauxite slime, olygomer, functional groups, thermo gravimetry, IK spectroscopy.

КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ НАПОЛНЕННОГО ЭD-20 ОЛИГОМЕРА

А.Ю.Мусаева

Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности Az 1010 Баку, пр.Азадлыг, 20, e-mail: ihm@,adna. baku.az

Разработаны и исследованы свойства композиций на основе промышленного отхода -бокситного шлама, эпоксидной смолы и бутадиен-акронитрильного каучука марки SKN-26 и SKN-40. Введение наполнителя в композиции на основе смеси полимеров приводит к повышению ударопрочности, механической прочности и теплостойкости, а также улучшает эксплуатационные свойства полученных композиций.

Ключевые слова: бутадиенакрилонитрил, наполнитель, бокситный шлам, олигомер, функциональные группы, термогравиметрия, ИК спектроскопия.

Redaksiyaya daxil olub 14.10.2015.