CC BY
261
УДК 678. 684. 82. 04.
А. И. Куркин, А. В. Куликов, Д. Ф. Яковенко,
Ф. М. Палютин
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА НА СВОЙСТВА ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ СОСТАВОВ
Изучена возможность использования в составе двухкомпонентной поли-уретановой мастики следующих катализаторов: дибутилдилаурат олова (ДБДЛО), октоат олова (ОО), диазобициклооктан (БАБСО), аминоалкилфенол (АФ-2М) и тетрабутоксититан (ТБТ).
Среди строительных мастик, применяемых для герметизации стыков, щелей, трещин между наружными ограждающими конструкциями зданий, всё большую популярность завоевывают полиуретановые составы. Этому способствуют высокие физико-механические, эксплуатационные и экономические показатели таких материалов.
До применения, двухкомпонентная полиуретановая мастика состоит из пасты и от-вердителя. После смешения пасты с отвердителем происходит процесс отверждения, заключающийся в реакции уретаноообразования между гидроксилсодержащими компонентами, входящими в состав пасты и изоцианатсодержащим отвердителем.
Для регулирования скорости отверждения в состав пасты обычно вводятся катализаторы уретанообразования [1]. Известно множество катализаторов этой реакции [2,3], однако, оптимальным катализатором для конкретного состава является тот, который обеспечивает максимальное качество получаемого материала, а также наиболее экономичен и удобен в применении.
В данной работе изучалась возможность использования в составе двухкомпонентной полиуретановой мастики следующих катализаторов: дибутилдилаурат олова (ДБДЛО), октоат олова (ОО), диазобициклооктан (БЛВСО), аминоалкилфенол (АФ-2М) и тетрабутоксититан (ТБТ). Для сравнения эффективности данные катализаторы вводились в состав мастики в одинаковой концентрации (0,3 м.ч. на 100 м.ч. мастики).
Основные эксплуатационные и физико-механические свойства мастик, полученных на разных катализаторах, представлены в таблице 1.
Как видно из полученных результатов, составы на основе АФ-2М и ТБТ не обладают тиксотропностью (т.е., находясь в «сыром» (невулканизованном) виде стекают с вертикальных поверхностей), что не позволяет применять их в строительстве. Состав на основе АФ-2М, кроме этого, характеризуется неприятным аминным запахом и красноватым оттенком.
По скорости отверждения наиболее эффективным является мастика на основе БЛВСО, однако, при нормальных условиях БЛВСО представляет собой кристаллическое вещество, поэтому для введения в пасту необходимо предварительно растворять его, например, в полиэфире или пластификаторе, что затрудняет его применение в данном продукте. Кроме того, мастики, полученные на основе БЛВСО (равно как и АФ-2М), обладают пониженными физико-механическими свойствами, что, по-видимому, связано со склонностью аминных катализаторов ускорять реакцию взаимодействия изоцианатов с водой (влагой воздуха) с выделением углекислого газа, вследствие чего структура вулкани-зата становится дефектной.
Таблица 1 - Физико-механические характеристики полиуретановых мастик
Катализатор 0,3 % Жизнеспособность, ч. Условная прочность при разрыве, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Цвет и запах мастики Тиксо-троп-ность
Дибутилдилаурат олова (ДБДЛО) 6 1,45 600 Белый, без запаха +
Октоат олова (ОО) 10 1,5 500 Белый, без запаха +
Диазобициклооктан (DABCO) 4 1,2 350 Белый, без запаха +
Аминоалкилфенол (Агидол АФ-2М) 12 1,15 300 Красный, аминный -
Тетрабутоксититан (ТБТ) 12 1,35 500 Белый, без запаха _
Среди катализаторов «оловянного» типа наиболее активным оказался ДБДЛО, поэтому его концентрация в смеси может быть меньшей по сравнению с октоатом олова, что приведет к снижению себестоимости мастики.
Таким образом, по результатам проведенных испытаний, наиболее предпочтительным и эффективным среди изученных катализаторов является дибутилдилаурат олова.
Экспериментально было установлено, что концентрация катализатора также влияет на скорость отверждения, физико-механические, эксплуатационные и экономические показатели двухкомпонентной полиуретановой мастики. В качестве катализатора был взят дибутилдилаурат олова. Результаты исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Влияние дозировки катализатора на физико-механические показатели полиуретановых мастик
Дозировка, % на герметик Жизнеспособность, ч. Условная прочность при разрыве, МПа Отн. удлинение при разрыве, %
0,1 30 1 500
0,3 6 1,5 500
0,5 3 1,2 400
1 0,5 0,9 200
Из приведенных данных видно, что при дозировке катализатора 0,1% мас. время отверждения составляет более суток, а физико-механические показатели ниже, чем соста-
вов с более высоким содержанием катализатора. Это объясняется тем, что медленном отверждении (т.е. низкой скорости уретанообразования) часть изоцианатсодержащего компонента взаимодействует с влагой воздуха, что приводит к образованию дефектов в от-вержденном материале.
При высоких концентрациях катализатора физико-механические свойства также ниже оптимальных, что связано со слишком высокой скоростью уретанообразования, приводящей к образованию неравномерной структуры полимерной сетки вулканизата. Кроме пониженных физико-механических характеристик, быстро вулканизующиеся составы не технологичны в применении и менее выгодны экономически. Оптимальной концентрацией дибутилдилаурата олова явилась 0,3% мас. на 100 % мас. мастики.
Таким образом, в результате проведенных исследований, для получения двухком-понентной полиуретановой мастики оптимальным явился катализатор дибутилдилаурат олова при дозировке 0,3% мас.
Литература
1. Polyurethane Handbook/Edited by Dr. Ойтеук Detel. New York, 1985. 95-96с.
2. 2.Саундерс Д., Фриш К. Химия полиуретанов: Пер. с англ. М.: Химия, 1968. 470 с.
3. Композиционные материалы на основе полиуретанов/ Под ред. Дж. М. Бюиста. М.: Химия, 1982. С. 95-96.
© А. И. Куркин - канд. техн. наук, зав. лаб. полиэфиров и полиуретанов ОАО «КЗСК»; А. В. Куликов - асп. каф. технологии синтетического каучука КГТУ; Д. Ф. Яковенко -канд. хим. наук, вед. инж.-химик лаб. полиэфиров и полиуретанов ОАО «КЗСК»; Ф. М. Палютин - канд. хим. наук, ген. д-р ОАО «КЗСК».
