CC BY
17
№ 3 (60)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2019
ИССЛЕДОВАНИЕ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ ЭПОКСИДНЫХ СВЯЗУЮЩИХ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
Эркаев Ардашер Мамарахимович
науч. сотр. Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат
E-mail: [email protected]
Нуркулов Файзулла Нурмуминович
д-р техн. наук Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат
E-mail: [email protected]
RESEARCH ON THE BASIS OF METAL CONTAINING EPOXY CONNECTING
FOR COMPOSITION MATERIAL
Ardasher Erkaev
Senior Researcher, Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, village. Ibrat
Fayzulla Nurkulov
Doctor of Technical Sciences, Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, the village of Ibrat
АННОТАЦИЯ
В статье исследован композиционный материал на основе металлосодержащих эпоксидных олигомеров с наполненным полиэтиленом. По полученным данным было установлено, что композиции на основе каолина и МФЭ с ПЭВД имеют хорошие термо- и огнестойкие свойства, кроме того, они стойкие к различным органическим растворителям, кислотам, щелочам, окислителям.
ABSTRACT
The article investigates a composite material based on metal-containing epoxy oligomer with filled polyethylene. According to the data obtained, it was found that compositions based on kaolin and MPE with LDPE have good thermal and fire resistant properties and are resistant to various organic solvents, acids, alkalis, oxidizing agents
Ключевые слова: металлосодержащие соединения, эпоксидный олигомер, композиция, электронно-микроскопический анализ, модификация.
Keywords: metal-containing compounds, epoxy oligomer, composition, electron microscopic analysis, modification.
На сегодняшний день эпоксидные олигомеры и композиционные материалы на их основе широко применяются в строительстве и в транспортной промышленности в качестве клеев и полимерных композиций. Однако при высокой температуре и в присутствии огня эти материалы приходят в негодное состояние [2, с. 6-8]. Для увеличения огнестойкости, тепло- и термостойкости полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных олигомеров нужно модифицировать эти эпоксидные соединения с фосфор- и азотсодержащими антипиренами [3, с. 339-340].
Выбор модифицирующих соединений для реакционноактивных олигомеров является одной из важных задач при разработке связующих. Полимеркомпозиционные материалы на основе модифицированных эпоксидных смол должны
обладать высокими эксплуатационными и физико-механическими свойствами, при этом вклад полимерной матрицы является существенным, поскольку связан с ее способностью диссоциировать механическую нагрузку, накладываемую на полимеркомпозиционные материалы [1, с. 31-33].
Поэтому с целью получения полимерных матриц с высокими прочностными свойствами, а также с высокой теплостойкостью перспективным является применение гибридных связующих, с образованием полу- или взаимопроникающей сетчатой структуры.
В работе использовались физико-химические методы определения новых полифункциональных ме-таллосодержащих эпоксидных связующих на основе мочевины, эпихлоргидрина и диоксиметилена кальция и ее композитов в высоконаполненных полимерных строительных материалах.
Библиографическое описание: Эркаев А.М., Нуркулов Ф.Н. Исследование на основе металлосодержащих эпоксидных связующих для композиционного материала // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 3(60). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7081
Изучен синтез новых металлосодержащих эпоксидных связующих, определены оптимальные режимы получения олигомеров и их ИК-спектры.
Физико-химические свойства синтезированного олигомера на основе эпихлоргидрина с диоксимети-леном кальция марки МФЭ показаны в таблице 1.
Таблица 1.
Физико-химические показатели олигомера МФЭ
Название олигомера Агрегатное состояние рН Вязкость, "Лхв Плотность, г/см3 Раствори мость
МФЭ Вязкое вещество медового цвета 7 0,076 1,09 Растворяется в воде
Как видно на ИК-спектре, полосы поглощения в области 2850 см-1 принадлежат валентным колебаниям связей металлосодержащего олигомера, а также имеются полосы поглощения в области 1340см-1, подтверждающие наличие -СН2-групп, соответствующие углерод- и водородсодержащим группам.
Наилучшим доказательством наличия амина является появление в спектре широкой сильной аммонийной полосы в интервале 3000-2200см-1 после обработки этого соединения минеральной кислотой, появляются полосы поглощения в интервале 3350-3300см-1, соответствующие К-ЫН-Я-содержащим группам.
Полосы поглощения в области 1650см-1 подтверждают наличие в свободном состоянии -СОМЫИ2-групп и полосы поглощения в интервале 3300-3440см-1, соответствующие вторичным -СОМИ^ группам. ИК-спектр содержит полосы поглощения в интервале 3000-3300см-1, соответствующие эпоксидному кольцу, и полосы поглощения в интервале 750950 см-1, асимметричные валентным колебаниям кольца. Полосы поглощения в областях 800 и 1600см-1 подтверждают наличие -ЫН2-групп. Кроме того, на ИК-спектре в областях 800 см-1 и 1460 см-1 появляются узкие малоинтенсивные полосы, содержащие связи металла (рис. 1).
0,60
4000 3600 3000 2500 2000 1600 1000 500
Волковие число (см-1)
Рисунок 1. ИК-спектр эпоксидного олигомера на основе металлосодержащих олигомеров марки МФЭ
Создание новых эффективных эпоксидных смол остается актуальным. Синтезированы новые полифункциональные эпоксидные олигомеры на основе металлосодержащих олигомеров марки МФЭ, при совместном введении которых в олигомерные связующие наблюдается синергический эффект.
Для получения композиционного материала на основе эпоксидных олигомеров использовался минерал каолин из разных месторождений, измельченный на шаровой мельнице до фракции < 50 мкм, в качестве связующего использовали металлосодержащие олигомеры марки МФЭ и полиэтилен низкой плотности (ПЭВД) марки F-0220S. Количество наполнителя
в композиции составляло 40 масс. ч., данное количество является оптимальным для композиций на основе МФЭ и полиэтилена, что доказано в данных работах. Влияние наполнителя каолином оценивали по изменению физико-механических и химических характеристик.
Оценка реологических свойств, полученных с помощью показателя текучести расплава (ПТР), показала, что текучесть композиции повышается и разработанные композиции можно перерабатывать методом литья под давлением (табл. 2).
Таблица 2.
Результаты исследования показателя текучести расплава композиции в зависимости от ее состава
Состав композиции, масс. ч. Показатель текучести расплава, г/10 мин
ПЭНП 1,6-2,4
ПЭНП+40% минерал каолин 0,4-0,7
ПЭНП+ МФЭ +40% минерал каолин 0,9- 1,1
Полученная на основе каолина и МФЭ с ПЭНП композиция исследована с помощью электронно -микроскопического и элементного анализов. Количество каолина составляет в композиции 40% от массы связующего. С помощью электронной микроскопии можно наблюдать структурирование.
И еще, с помощью электронной микроскопии можно определить распределение каолина в структуре композиции. При испытании образец сначала был закреплен в держатель, потом образец покрыли до 5 нм золотым порошком. Для определения был использован прибор риОЯиМ 0150 ЯЗ.
Получены композиции на основе каолина и МФЭ с полиэтиленом низкой плотности, которые характерны для соединений с металлосодержащими олигомерами марки МФЭ. На рисунке 2 видно, что на структуре полимерной композиции можно наблюдать расположение и распределение разных элементов в одинаковых слоях. На рисунке показаны результаты электронно-микроскопических анализов композиций на основе металлсодержащих полимеров.
■■■ . -Шй - *
АЛМЙ -л ¡■ЁЛд^Г
БИлН
Рисунок 2. Результаты электронно-микроскопического анализа
На рисунке 3 можно наблюдать отдельное и совместное распределение металла на поверхности полиэтилена, а также хорошую смешиваемость композиций. Результаты электронной микроскопии и элементного анализа показывают, что композиции
обладают наилучшей смешиваемостью с полимерами. В связи с этим можно сделать вывод, что полиэтиленовая композиция, полученная с добавлением металлсодержащих эпоксидных олигомеров, имеет наилучшие результаты по сравнению с другими композициями.
Рисунок 3. Результаты элементного анализа На рисунке 3 можно видеть количество элемен- наличием каолина в композиции. Количество каль-
тов, содержащихся в полученной нами композиции. ция в композиции определяется двумя компонентами
Разнообразие и количество металлов объясняются - каолином и диоксиметиленом кальция в МФЭ, так
как оба компонента содержат в себе кальций, большая часть которого принадлежит МФЭ.
Вывод. Выявлена возможность применения каолина в качестве наполнителя для металлосодержа-щих эпоксидных олигомеров и полиэтиленовой матрицы. Определено, что получение композитов на
основе каолина и МФЭ с полиэтиленом низкой плотности позволяет повысить весь комплекс физико-химических и эксплуатационных характеристик, а также улучшить показатели тепло-, термо- и огнестойкости композиций.
Список литературы:
1. Кадыкова Ю.А. Наполненные базальтом эпоксидные композиционные материалы // Пластические массы. -2013. - № 2. - С. 31-33.
2. Наномодифицированные эпоксидные связующие с повышенными характеристиками / Л.Ю. Огрель,
B.В. Строкова, Е.Г. Чеботарева, В.А. Владимирова // Вестник БГТУ им. Шухова. - Белгород, 2009. - № 3. -
C. 6.
3. Старовойтова И.А. Структурообразование в органо-неорганических связующих, модифицированных концентратами многослойных углеродных нанотрубок / И.А. Старовойтова, В.Г. Хозин, А.А. Корженко и др. // Строительные материалы. - 2014. - № 1-2. - С. 12-20.
