CC BY
50
В. Е. Катнов, С. Н.Степин
МОДИФИКАЦИЯ РЕЗОЛЬНОГО ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО ОЛИГОМЕРА ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНОМ
Ключевые слова: фенолоформальдегидный олигомер, гексаметилендиамин, условия
синтеза, аддукт, эпоксидные покрытия.
Исследовано влияние температуры синтеза на скорость реакции фено-лоформальдегидного олигомера резольного типа с гексаметилендиамином. Показано, что большая продолжительность синтеза при температуре ниже 120 0С делает его технологически нецелесообразным, а выше 140 °С наблюдается деструкция продукта реакции. Найдены оптимальные температурновременные условия синтеза.
Keywords: phenol-formaldehyde oligomer, hexamethylenediamine, conditions of synthesis,
adduct, epoxies.
Investigated the influence of synthesis temperature on the reaction rate phe-nol-formaldehyde resol type oligomer with hexamethylenediamine. It was shown that a large the synthesis at temperatures below 120 0С makes its technological inappropriate, but degradation products of the reaction at a temperature above 140 0С. We found the optimal temperature-time conditions of synthesis.
Фенолоформальдегидные олигомеры резольного типа (ФФО) производятся отечественной промышленностью и являются недорогим термореактивным пленкообразовате-лем с комплексом ценных свойств, позволяющим формировать покрытия с высокими хим-стойкостью и защитными характеристиками [1]. Однако высокая температура отверждения, недостаточные ударопрочность, эластичность и адгезия химически структурированных ФФО к поверхности различных сусбтратов ограничивает их применение в качестве пленкообразующей основы покрытий.
В данной работе исследована возможность модификации феноло-формальдегидного олигомера HEXION 0751 LA посредством получения его аддукта (Ад) с гексаметилендиамином (ГМДА) путем осуществления реакции
он
он
носн-
-сн.
-СН; -он+гн^ссн^н;
Н^С-С-СН; СНз-С-СН
!;нэ с!н5
п
ОН
ОН
Наличие реакционноспособных аминных групп в полученных Ад должно способствовать значительному расширению области применения модифицированных таким образом ФФО. В частности, они могут служить отвердителями эпоксидных олигомеров в естественных условиях [2], или служить пленкообразующей основой покрытий, отверждаемых «на холоду» за счет химического структурирования полифункциональными эпоксидными соединениями.
Синтез Ад осуществляли в трехгорловой колбе, снабженной мешалкой, термометром и обратным холодильником. Сначала загружали бутилцеллозольв, к которому небольшими порциями добавляли ФФО, после полного растворения ФФО и достижения заданной температуры смеси добавляли рассчитанное количество ГМДА. Для поддержания заданной температуры реакционной массы использовали колбонагреватель LOIP иИ-200 (LAB-FH-EURO). Контроль за протеканием реакции осуществляли посредством определения расхода аминного компонента. Для этого через определенное время отбирали пробы, растворяли их в ксилоле и экстрагировали в воде, после чего разделяли полученную смесь и титровали водную часть раствором 0,1 н раствора НС1. Вязкость 40 %-го раствора полученного Ад измеряли с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-1, при температуре 25±2 0С, поддерживаемой с помощью водяного термостата.
Покрытия из 60 %-го раствора смеси эпоксидного олигомера Э-40 с Ад (массовое соотношение 1:1) наносили на различные субстраты (фторопласт, сталь 08 кп) с помощью спирального ракеля 358 ERICHSEN GMBH & CO. K и формировали в естественных условиях в течение 7 суток. Толщину покрытий и свободных пленок (40±5 мкм) измеряли с помощью толщиномера МТ- 41НЦ. Прочность покрытий при ударе определяли с помощью прибора У-1. Эластичность измеряли на приборе Эриксен.
На рис. 1 и 2 представлены хронограммы содержания ГМДА в реакционной смеси при различных температурах и влияние температуры на время завершения синтеза.
Рис. 1 - Зависимость содержания ГМДА в реакционной смеси от времени при разных температурах: 1 - 80ОС, 2 - 100ОС, 3 - 120ОС, 4 - 140ОС, 5- 160ОС, 6 - 180ОС
Рис. 2 - Зависимость продолжительности процесса получения Ад от температуры ведения процесса
Полученные результаты свидетельствуют о технологической нецелесообразности проведения синтеза при температуре ниже 120 0С в связи с его неприемлемой длительностью.
Рис. 3 - Зависимость условной вязкости (п) от температуры получения
,5 8
7.5 7
6.5 6
5.5 5
Рис. 4 - Влияние температуры синтеза Ад на прочность при ударе (1) и эластичность (2) отвержденных ими эпоксидных покрытий
Для установления верхнего предела температуры проведения реакции исследовали вязкость растворов полученных аддуктов. Как видно из данных, представленных на рис. 3, при увеличении температуры синтеза выше 140 0С, вязкость снижается, что указывает на протекание деструкционных процессов. Подтверждением этого служат приведенные на рис. 4 результаты исследования эластичности и прочности при ударе эпоксидных покрытий, отвержденных Ад, синтезированными при разной температуре.
Наблюдаемое ухудшение физико-механических характеристик, по-видимому, связано с тем, что Ад не только выполняет функцию структурирующего агента, но и является пленкообразующим компонентом, деструкция которого при температуре синтеза выше 140 0С негативно сказывается на эксплуатационных свойствах покрытий.
Таким образом, результаты экспериментов позволяют сделать вывод о том, что оптимальными температурно-временными условиями синтеза Ад являются 8 ч при 140 0С.
Литература
1. Гольдберг, М.М. Материалы для лакокрасочных покрытий / М.М. Гольдберг - М.: Химия, 1972. - 344 с.
2. Катнов, В.Е. Механические и защитные свойства эпоксидных покрытий, отвержденных аддук-том гексаметилендиамина и фенолформальдегидного олигомера / В.Е. Катнов // Вестник Казанского технол. ун-та. - 2010.- № 9 - С. 144 - 146.
© В. Е. Катнов - асп. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ, vkatnov@yandex.ru; С. Н. Степин - д-р хим. наук, проф., зав. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КГТУ, stepin@kstu.ru.
