CC BY
103
УДК547.418; 66.Q18.2
К. А. Медведева, Е. Н. Черезова, Т. А. Мангушева,
Л. М. Пилишкина
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ НОВЫХ АМИНОФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
НА ОТВЕРЖДЕНИЕ эпоксидных смол
Ключевые слова: аминофенолы, отверждающие агенты, эпоксидные олигомеры.
Изучено влияние условий синтеза новых аминофенольных соединений с удаленными функциональными группами на время желатинизации и кинетику отверждения эпоксидных смол.
Keywords: aminophenols, curing agents, epoxy oligomers.
The influence of conditions of synthesis of new aminophenolic compounds with remote functional groups on the gel time and curing kinetics of epoxy resins have been studied.
Ранее по реакции аминометилирования фенола (Ф) параформом (П) и этиленбисамином (БА) в различных их соотношениях (Ф:П:БА=1:2:(2-1,8) моль) получен ряд аминофенольных (АФ) отверждающих агентов для эпоксидных смол [1, 2]. Было установлено, что изменение порядка введения реагентов и их соотношения значительно влияет на вязкость образующегося продукта и содержание в нем азота (таблица 1), что должно сказаться на отверждающей способности АФ.
Таблица 1 - Данные элементного анализа и динамическая вязкость синтезированных продуктов
Соотношение Ф: П: БА Порядок введения реагентов (65 °С)
(Ф+П) ^БА Серия 1 (Ф+БА) ^-П Серия 2
Массовая элемента, %
N H C N H C
1:2:2 17,92 7,83 53,57 17,84 7,8 53,33
1:2:1,8 16,53 7,23 49,41 13,18 5,79 57,93
Динамическая вязкость, мПа-с
1:2:2 1023 322
1:2:1,8 1860 579
В ходе текущего исследования изучен процесс отверждения эпоксидной смолы синтезированными АФ.
Эксперименты показали, что время желатинизации эпоксидиановой смолы, отверждаемой синтезированными АФ, снижается практически в 2 раза, по сравнению с временем желатинизации ЭД-20, отверждаемой промышленным отвердителем АФ-2М (таблица 2). Это говорит о том, что, получаемые АФ, являются активными отверждающими агентами. Непродолжительное время желатинизации позволяет использовать композицию в процессах, состоящих из этапов с небольшими интервалами между ними.
Таблица 2 - Время желатинизации эпоксидиановых композиций при комнатной
Л
температуре
Соотношение Ф: П: БА Время желатинизации ЭД-20, мин
Серия 1 Серия 2
1:2:2 35
1:2:1,8
Отвердитель АФ-2М (контроль) 65
*10 частей ЭД-20, 3 части АФ, комнатная температура.
Методом дифференциально-сканирующей калориметрии (динамический режим, скорость нагрева образца 10С/мин.) рассчитаны тепловые эффекты процесса отверждения композиций во времени. Полученные результаты показали, что по истечении 2-х суток тепловой эффект практически не изменяется при использовании отвердителя обоих серий, что может служить критерием времени отверждения составленных композиций (рис. 1).
о -------------------------------------------------
0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 сутки
Время отверждения
Рис. 1 - Тепловой эффект при нагреве эпоксидиановых композиций, отвержденных синтезированными отвердителями, полученными при 65°С (Ф:П:БА=1:2:2)
Экстракция ацетоном полимерных пленок эпоксидной смолы, отвержденной различным количеством АФ (аппарат Сокслета) показала, что увеличение количества вводимого в композиции отвердителя (от 15 до 32% от количества смолы) приводит к повышению содержания гель-фракции в эпоксидном материале, которое достигает по истечению 4-х недель 98% (рис. 2).
Как видно из рисунка 2 отвердитель, синтезированный при соотношении Ф:П:БА=1:2:2 моль, с более высоким содержанием элементного азота, отверждает эпоксидную смолу до более глубоких степеней конверсии. Оптимальным является его введение в количестве 30-32 % мас. от массы смолы.
-- через 1 неделю
— через 2 недели
— через 4 недели
15% 20% 25% 27% 30% 32%
%-е содержание отвердителя
б
Рис. 2 - Экстракция пленок эпоксидной смолы марки 128-Б, отвержденных
соединениями синтезированными по серии 2 (65 °С) при различных мольных соотношениях реагентов: а - Ф: П: БА=1:2:2; б - Ф: П: БА=1:2:1,8
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, ГК № 14.740.11.1068, ГК № 16.740.11.0503.
Литература
1. 1 Медведева, К.А. Синтез новых алкиламинофенольных отверждающих агентов для эпоксидных олигомеров / К.А. Медведева, Е.Н. Черезова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, № 14. -С. 201-204.
2. 2 Медведева, К.А. Новые отвердители для эпоксидных смол класса полиаминоалкилфенолов / К.А. Медведева, Е.Н. Черезова // Сборник материалов V международной научно-технической web-конференции «Композиционные материалы» - Киев, 2010. - С. 77-79.
© К. А. Медведева - асп. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ, ksmedvedeva@rambler.ru;
Е. Н. Черезова - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, cherezove@rambler.ru; Т. А. Мангушева -
канд. хим. наук, дир. ООО НПФ «РЕКОН», recon@mi.ru; Л. М. Пилишкина - канд. хим. наук, инж.
ООО НПФ «РЕКОН».
