Модификация сополимеров этилена аминотриалкоксисиланом Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 678.011

С. Н. Русанова, Н. Е. Темникова, Э. Р. Мухамедзянова,

О. В. Стоянов

МОДИФИКАЦИЯ СОПОЛИМЕРОВ ЭТИЛЕНА АМИНОТРИАЛКОКСИСИЛАНОМ

Ключевые слова: сополимеры этилена, кремнийорганические соединения, сшивающий

агент.

Изучена возможность использования в качестве сшивающего агента сополимеров этилена с винилацетатом и сополимеров этилена с винилацета-том и малеиновым ангидридом у-аминопропилтриэтоксисилана.

Keywords: copolymers of ethylene, organosilicon compounds, crosslinking agent.

The possibility of using y-aminopropyltriethoxysilane as crosslinking agent copolymers of ethylene with vinylacetate and copolymers of ethylene with vinylace-tate and maleic anhydride.

Введение

Ранее [1-6] была изучена модификация этилсиликатом сополимеров этилена с винилацетатом, акрилатами, тройных сополимеров (с винилацетатом и малеиновым ангидридом). Мы предположили, что и аминосиланы, которые ранее использовались для отверждения эпоксидных смол, могут служить модификаторами сополимеров этилена.

Целью данной работы явилась изучение возможности использования аминосилана в качестве сшивающего агента сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА) и сополимеров этилена, винилацетата и малеинового ангидрида (СЭВАМА).

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследования использовались сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) Evatane2020 и Evatane 2805 (АТОЕША)с содержанием винилацетата 19 и 27 % мас. соответственно; сополимеры этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом (СЭВАМА) марок Orevac 9707 и Orevac 9305 (Arkema) с содержанием винилацетата 13 и 26 % мас. Модификатор- у-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9).

Реакционное смешение компонентов, получение образцов для исследований и проведение испытаний проводили по методикам приведенным в работах [1-6].

Результаты и их обсуждение

Изменение химической структуры макромолекул в результате полимераналогичных превращений можно проанализировать с помощью различных спектральных методов. Качественные различия ИК-спектров модифицированных и немодифицированных образцов это подтверждают (рис. 1). В модифицированном СЭВА появляются характеристические полосы 11101180, 1020-1090, 780-830 см-1, относящиеся к колебаниям связей Si-O, Si-O-Si- и Si-O-C, а

1 1

также полосы 1630 см" и 1570 см- , относящиеся к деформационным колебаниям первичного и вторичного аминов соответственно. В области 3100-3500 см-1 в спектрах модифицированных СЭВА, присутствует одна широкая полоса, что характерно для веществ, имеющих в своем составе группы вторичного амина. Смещение этой полосы в область бо-

лее низких частот свидетельствует о наличии водородных связей между протоном аминогруппы и кислородом сложноэфирной группы полимера или алкоксигруппы модифицирующей добавки.

б

Рис. 1 - ИК-спектры : а - СЭВА19 исходного (1) и модифицированного 10 % мас. аминосилана (2); б - СЭВАМА13 исходного (1) и модифицированного 7% мас. аминосиланом (2)

Полосы, характерные для кремнийсодержащих фрагментов имеются как в спектрах модифицированного СЭВА, так и в спектрах СЭВАМА. Но в спектрах модифицированного тройного сополимера этилена, винилацетата и малеинового ангидрида отсутствуют полосы в области 3400 - 3500 см-1 (рис.1б), что свидетельствует о взаимодействии аминопро-пилтриэтоксисилана с ангидридной группой с образованием третичного амина.

Известно, что введение сшивающих агентов в полиолефины приводит к резкому снижению ПТР и даже потере текучести полимеров, что и наблюдается при введении аминосилана в исследованные сополимеры. Экстракция кипящим дихлорэтаном подтвердила образование сшитых структур в модифицированных СЭВАМА (содержание гель-фракции до 40 %).

Физико-механические испытания полученных образцов показали, что введение аминосилана приводит к снижению значений относительного удлинения и значительному увеличению прочности модифицированных сополимеров (до 15-30% для СЭВА и 30-120% для СЭВАМА, в зависимости от марки), причем на модифицирующий эффект существенное влияние оказывает содержание винилацетата в сополимере (табл.1).

Таблица 1 - Физико-механаческие характеристики модифицированных сополимеров

Концентрация АГМ-9, % мас. Evatane2020 Evatane 2805 Orevac 9707 Orevac 9305

МПа О4 ,р W °р. МПа О4 ,р W °Р- МПа О4 ,р W °Р- МПа О4 ,р W

0 13,9 779 22,3 805 19,2 624 5,9 584

1 18,8 661 25,2 700 18,3 528 6,8 522

3 16,2 604 29,9 682 21,3 460 7,2 483

5 17,3 600 27,9 663 23,1 461 10,3 485

7 19,6 615 29,8 678 22,6 459 12,9 479

10 20,5 621 27,3 680 14,7 467

V. см

V. см

а

Таким образом, в ходе проведенных исследований было установлено, что использование аминоалкоксисиланов в качестве структурирующего агента для сополимеров этилена позволяет улучшить прочностные показатели модифицированных композиций.

Литература

1. Русанова, С.Н. Дисс. ... канд. техн. наук: 02.00.16 / Русанова Светлана Николаевна. -Казань: Казанский гос. технол. ун-т, 2000.- 119с.

2. Стоянов, О.В. Химическое строение сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированным предельным алкоксиланом, по данным ИК спектроскопии / О.В.Стоянов, С.Н.Русанова, О.Г.Петухова, А.Б.Ремизов // Журн. прикл. химии.- 2001. -Т. 74.- № 7.- С. 1174-1177.

3. Стоянов, О. В. Модификация промышленных этиленвинилацетатных сополимеров предельными алкоксисиланами / О.В.Стоянов, С.Н.Русанова, Р.М.Хузаханов, О.Г.Петухова, А.Е.Чалых, В.К.Герасимов// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2002. - №1-2. - С.143-147.

4. Чалых, А.Е. Влияние фазовой структуры сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированных этилсиликатом, на их реологические свойства/ А.Е.Чалых, В.К.Герасимов, С.Н.Русанова, О.В.Стоянов// Вестник Казанского технологического университета. 2006. N1. - С.156-163.

5. Русанова, С.Н. Влияние кремнийорганических модификаторов на структурные характеристики и эксплуатационные свойства полимеров./ С.Н.Русанова, С.Ю.Софьина, О.В.Стоянов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2008. - №5. - С.85-90.

6. Янаева, А. О. Модификация акрилатных сополимеров кремнийорганическими соединениями / А.О.Янаева, С.Н.Русанова, О.В.Стоянов, А.Б.Ремизов // Структура и динамика молекулярных систем: Сб. статей, Йошкар-Ола: МарГТУ. -2009- Вып XVI ч. 1 - С. 298-302.

© С. Н. Русанова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КГТУ, [email protected]; Н. Е. Темникова - асп. каф. технологии пластических масс КГТУ; Э. Р. Му-хамедзянова - канд. техн. наук, доцент каф. технологии пластических масс КГТУ; О. В. Стоянов -д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КГТУ.