165529 (Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС), страница 4
Описание файла
Документ из архива "Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "165529"
Текст 4 страницы из документа "165529"
Прививка стирола на эти эластомеры протекает значительно труднее. Применяют специальные методы — химнческую модификацию эластомера, добавляют сшивающие агенты. Все же эти продукты обладают сравнительно более низкой ударной прочностью, чем сополимеры на основе каучука. Прозрачный гетерогенный материал можно получить, уменьшая размер частиц дискретной фазы до значения, меньшего длины волны падающего света, или подбирая состав фаз таким образом, чтобы показатели преломления их совпали. Первый путь не пригоден при получении ударопрочного полистирола. Каучук имеет показатель преломления 1,52. Для понижения показателя преломления матрицы часть стирола заменяют метилметакрилатом (соотношение 30 : 70). Таким образом удается получить ударопрочный сополимер с прозрачностью 70—75% . Сополимеризацию проводят по непрерывной схеме в растворе ароматического углеводорода (например, в толуоле) или по периодической схеме блочно-суспензионным методом.
2.2. Ненасыщенные полиэфиры.
Хотя первые ненасыщенные полиэфиры фумаровой и малеиновой кислот были получены около девяносто лет тому назад, впервые производство этих полимеров было начато в начале сороковых годов. Важным этапом, способствующим широкому практическому применению полималеинатов и полифумаратов, явилось открытие способности этих полимеров сополимеризоваться с виниловыми мономерами с получением ценных конструкционных материалов.
В сороковые годы появились сообщения о производстве полимеров полимеризацией и сополимеризацией диаллилфталата к других аллиловых сложных эфиров. С 1947—1948 гг. в Советском Союзе техническое значение приобрели полиэфиракрилаты — полимеры, синтезируемые полимеризацией олигомерных эфиров с концевыми акрильными, метакрильными и другими ненасыщенными группами.
2.2.1. Полималеинаты и полифумараты
Наибольшее применение нашли ненасыщенные полиэфиры, получаемые доликонденсацией ненасыщенных дикарбоновых кислот, чаще всего малеиновой и фумаровой с многоатомными спиртами.
Обычно эти ненасыщенные полиэфиры используют в виде их 60—75%-ных растворов в различных мономерах, при сополиме-рязации с которыми они образуют неплавкие и нерастворимые полимеры пространственного строения. Такие растворы ненасыщенных полиэфиров в непредельных мономерах называют ненасыщенными полиэфирными смолами. Использование ненасыщенных полиэфиров в виде их растворов обеспечивает, во-первых, более полное отверждение ненасыщенного полиэфира, а, во-вторых, понижает вязкость ненасыщенных полиэфиров, облегчая их применение в качестве связующего для армированных материалов.
Ненасыщенные полиэфирные смолы отличаются от многих других термореактив пых полимеров тем, что они способны отверждаться при комнатной или сравнительно невысокой температуре без выделения каких-либо побочных продуктов. Это позволяет изготавливать из них изделия (в частности, армированные пластики) при низких давлениях, что имеет большое значение как с экономической, так и с технологической точек зрения. Ненасыщенные полиэфирные смолы получают в две стадия1. Вначале осуществляют поликонденсацию малеиновой или фу-маровой кислот или их смеси с модифицирующей насыщенной дикарбоновой кислотой с каким-либо гликолем (этиленглико-лем, диэтиленгликолем, пропиленгликолем, триэтиленгликолем, бутиленгликолем или их смесями). Реакцию проводят в расплаве исходных компонентов при 170—230 °С в инертной среде или при более низких температурах (160—195 °С) в присутствии растворителей, образующих азеотропные смеси (например, ксилол) с выделяющейся в процессе реакции водой:
Следует учитывать, что при поликонденсации, в зависимости от условий проведения процесса происходит в большей или меньшей степени изомеризация цис-изомерных малеинатных звеньев в более устойчивые транс-изомерные фумаратные звенья, содержание которых в конечном продукте определяет многие его свойства (твердость, теплостойкость н др.). Посуществу, при использовании в поликонденсации в качестве кислотного агента малеиновой кислоты получаются полиэфиры, представляющие собой разнозвенные полимеры, которые являются сополимерами малеиновой и фумаровой кислот. Степень превращения зависит как от природы гликоля, так и от условий поликонденсации и может достигать 70—90%.
Для облегчения удаления воды реакционную массу перемешивают, а в конце реакции нагревают в- вакууме. Чтобы ускорить процесс, иногда используют катализаторы (соли металлов; минеральные и органические кислоты, например n-толуолсулъфокислоту, и др.).
Скорость поликонденсации зависит от состава исходных веществ. В реакциях малеинового ангидрида с различными гликолями активность гликолей возрастает в последовательности 1,2-пропиленгликоль < диэтиленгликоль < этилентликоль в среднем продолжительность поликонденсации в зависимости от природы исходных мономеров и условий проведения процесса составляет 6—20 ч, кислотное число получаемого полимера равно; 25—45 мг КОН/г полимера. Молекулярную массу полим-ера можно регулировать введением на определенной стадии процесса в реакционную смесь монокарбоновых кислот или одноатомных спиртов (например, уксусный ангидрид, циклогсксанол). В ряде случаев такая добавка улучшает последующую совместимость ненасыщенного полиэфира с мономером. Синтез ненасыщенных полиэфиров обычно осуществляют в аппаратах из нержавеющей стали или эмалированных. Технологическая схема производства аналогична получению других полиэфиров
2.2.1. Свойства полиэфирной смолы ПН – 1
Ниже приведены некоторые показатели свойств отвержденного прлиэфира марки 1ВД-1:
Плотность при 20оС, кг/м8.........………………………………………………………………............1210—1250
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа. ……………………………………………………… 70—100
Модуль упругости при изгибе, МШ ………………………………………………………………... 2200—2800
Ударная вязкость, кДж/м2……………………………………………………………………………... 6—12
Твердость по Бриннелю, МН/м2..........................................................................................................140—180
Теплостойкость по Вика, °С................………………………………………………………………...85—120
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом-м . ………………………………………..1 1О12—5 1018
Диэлектрическая проницаемость при 10е Гц..... ……………………………………………………..4,4—5,2
Электрическая прочность, кВ/мн.........………………………………………………………………. 13—19
Практический интерес представляют и азотсодержащие ненасыщенные полиэфиры на основе малеинового ангидрида, модифицирующей дикарбоновой кислоты (фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и др.), гликоля обычного типа (этиленгликоль, диэтиленгликоль) и двухатомного спирта, содержащего в своем составе третичный азот, в частности, N - фенил-бис(β-окси-этил) амина. Наличие в реакционной смеси такого азотсодержащего двухатомного спирта позволяет сократить продолжительность поликонденсацин в производственных условиях в 1,5— 2 раза и тем самым увеличить производительность установки по синтезу ненасыщенных полиэфиров на 30—40%. Такие азотсодержащие ненасыщенные полиэфиры отличаются повышенной совместимостью со стиролом, легче отверждаются, а отвержденные продукты характеризуются высокими физико-механическими показателями.
2.3. Методика исследования.
Первый этап исследования состоит из выбора наполнителей инициаторов ускорителей и приготовления нескольких пробных смесей на их основе.
Для изучения кинетики полимеризации имеет смысл использовать следующие доступные инициаторы радикальной полимеризации: перекись бензоила, перекись дикумила, перекись метил-этил кетона. Ускорители для них диметиланилин, соли кобальта, нафтэлат кобальта, соответственно. Планируется изучить кинетику полимеризации стирола и полиэфира ПН – 1 в присутствии данных инициаторов. Также следует оценить цвет полученных полимеров и их пригодность для приготовления шпатлёвочной пасты. Изучить влияние наполнителя на кинетику процесса и некоторые другие закономерности.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
.
3.1. Методы получения образцов и анализ полученных результатов.
3.1.1 Изучение кинетики полимеризации.
Таблица 3.1 Состав смесей
| Инициатор/ ускоритель | Инициатор/ускоритель/Полиэфирная смола ПН 1 | Инициатор/ускоритель/Стирол |
| Перекись бензоила/диметил анилин | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
| Метил этил кетон/нафтэнат кобальта | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
| Перекись дикумила/Co+2 | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
Таблица 3.1 Лучшие результаты полимеризации
| Инициатор/ ускоритель | Полиэфирная смола ПН 1 | Стирол | |||
| Перекись бензоила/диметил анилин | 5 мин | Произошло разогревание | 36 ч | Масса Сильно пожелтела | |
| Метил этил кетон/нафтэнат кобальта | 10 мин | Масса потемнела | 156 ч | Цвет изменился слабо | |
| Перекись дикумила/Co+2 | 30 мин | Масса потемнела | 125 ч | Цвет почти не изменился | |
Как видно из экспериментальных данных полимеризация стирола при комнатной температуре проходит крайне медленно и как связующее для шпатлёвки он не годится. Лучшим выбором являются композиции на основе полиэфиров.
3.1.2 Состав 1
Первый этап получения шпатлёвки: добавляем наполнитель,
тиксотропную добавку полиэфирную смолу и ускоритель, тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве наполнителя используется ZnO2, тиксотропная добавка – кизельгур, ускоритель – диметил анилин, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель готовят по следующей методике: инициатор (перекись бензоиза) растворяют в бензоле до насыщения.
К шпатлёвке добавляют отвердитель, перемешивают смесь, с помощью шпателя намазывают на образцы царапин на УПС.
Через час можем из визуального наблюдения был сделан вывод, что образцы с большим содержанием полиэфира уже затвердели.
Рецептура клея – шпатлевки представлена в таблице 2.4.
Таблица 2.4 Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Состав шпатлевки, %. | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1 | Шпатлёвка 95% | ||||
| ZnO2 | 23% | 33% | 43% | 53% | 63% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 70% | 60% | 50% | 40% | 30% |
| Кизельгур | 5% | 5% | 5% | 5% | 5% |
| Диметил анилин | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| 2 | Отвердитель 5% | ||||
| Растворитель ПБ | 80% | 80% | 80% | 80% | 80% |
| Перекись бензоила | 20% | 20% | 20% | 20% | 20% |
Было визуально обнаружено, что некоторые образцы слоя шпатлёвки обладает малой усадкой, достаточно хорошей адгезией, хорошей твёрдостью, низкой склонностью к растрескиванию.
Замечено также, что при отверждении полиэфира перекисью бензоила/диметил анилином происходит сильное пожелтение, которое невозможно устранить подкрашиванием органическими красителями.
Были определены следующие закономерности:
-
С измененнием концентрации инициатора в отвердителе или самого отвердителя скорость отверждения удавалось сильно изменять.
-
Добавление стирола к шпатлёвке в разных концентрациях приводило к улучшению смачивания поверхности УПС но уменьшению твёрдости покрытия.
-
Добавление болше чем 2% - ов диметиланилина окрашивало шпат в жёлтый цвет в то время как, смола ПН – 1 не влияла на цвет.
-
Попытка добавить раствор УПС к шпатлёвке чтобы изменить её цвет приводила к расслаиванию композиции и слоевому отверждению.
-
Цвет шпатлёвки не удаётся выравнять органическими красителями.
3.1.3 Состав 2
Первый этап получения шпатлёвки: добавляем наполнитель получения шпатлёвки: добавляем наполнитель, тиксотропную добавку полиэфирную смолу и ускоритель, тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве наполнителя используется ZnO2, тиксотропная добавка – кизельгур, ускоритель – нафтэнат кобальта, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель перекись метилэтил кетона.
