Рецептуростроение клеев из бутадиен-стирольных термоэластопластов

На правах рукописиДОРОХОВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНАРЕЦЕПТУРОСТРОЕНИЕ КЛЕЕВ ИЗ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 2012Работа выполнена в Московском государственном университете тонкиххимических технологий имени М.В. Ломоносова на кафедре Химии итехнологии переработки эластомеров им.

Ф.Ф. КошелеваНаучный руководитель:доктор технических наук, профессор Люсова Людмила РомуальдовнаОфициальные оппоненты:Арутюнов Игорь Ашотович, доктор технических наук, профессор, МИТХТ им.М.В. Ломоносова, профессор кафедры ХиТ ВМСШмурак Илья Львович, доктор технических наук, профессор, ООО «НТЦ«НИИШП», заведующий лабораторией кордов и пропиточных составов ХТОВедущая организация:ООО «Научно-исследовательский институт эластомерных материалов иизделий», г. МоскваЗащита состоится 26 декабря 2012 года в 1330 часов на заседанииДиссертационного совета Д 212.120.07 при Московском государственномуниверситете тонких химических технологий (МИТХТ) имени М.В.Ломоносова по адресу: Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.Отзывы на автореферат, заверенные печатью, направлять по адресу:119571, Москва, проспект Вернадского, д. 86, МИТХТ им.

М.В. Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московскогогосударственного университета тонких химических технологий имени М.В.Ломоносова по адресу: Москва, проспект Вернадского, д. 86.Автореферат размещен на официальном сайте МИТХТ им. М.В.Ломоносова: www.mitht.ruАвтореферат разослан 23 ноября 2012 г.Ученый секретарьДиссертационного советаД 212.120.07, докторфизико-математическихнаук, профессорШевелев В.В.2  ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. На сегодняшний день проблема разработки исоздания адгезивов на основе винилароматических термоэластопластов (ТЭП)различного назначения достаточно актуальна для России.

Основная массапроизводимых в нашей стране эластомерных клеев до сих пор изготавливаетсяна основе хлоропреновых каучуков (ПХ). Собственного производства ПХ уРоссии нет, а ведущие зарубежные производители постепенно уменьшаютобъемы его выпуска в связи с экологической небезопасностью. На российскомрынке сегодня представлен ПХ преимущественно китайского производства,который, к сожалению, пока не отличается высоким уровнем качества истабильностью свойств. В то же время на мировом рынке постоянноувеличиваются объемы и ассортимент клеев на основе винилароматическихТЭП для самых разнообразных областей применения.

Импортныепроизводители выпускают на их основе адгезивы для строительной индустрии,для производства изделий пищевого и медицинского назначения, обувные имебельные клеи, а также клеи для липких лент различного назначения.Особое внимание сегодня уделяется бутадиен-стирольным термоэластопластам (БСТЭП) как полимерной основе адгезионных композиций, к которымне предъявляется требований по теплостойкости. Применение БСТЭП вкачестве полимерной основы клеевых композиций позволяет получитьвысокую прочность клеевых плёнок при растяжении без наполнения ивулканизации, обеспечивают высокую прочность крепления к различнымматериалам при модификации целевыми добавками, они высоко технологичныпри переработке через растворы и расплавы. Путем правильногорецептуростроения можно добиться, чтобы эти клеи не только не уступали, нои превосходили клеи из полихлоропрена.По данным за 2011 год, в России около 90% БСТЭП расходуется намодификацию битумов и только 3% – на создание адгезивов, в то время как вСША, Японии, Китае и Западной Европе этот показатель – не ниже 15%.Причина этого кроется как в практическом отсутствии в России научных работ,посвященных обоснованию выбора типа ТЭП для создания адгезивов, так и вузком ассортименте выпускаемых в нашей стране ТЭП.

На сегодняшний деньединственный производитель ОАО «Воронежсинтезкаучук» в промышленныхмасштабах выпускает только две марки БСТЭП – ДСТ-30-01 и ДСТ-30Р-01,которые находят применение преимущественно для модификации битумов, но несовсем пригодны для создания эластомерных клеев.Ведущие мировые производители адгезивов выпускают большоеколичество клеев на основе БСТЭП различного назначения. В России жесегодня несколько заводов производят только мебельные клеи.

И здесь возникаетбольшое количество трудностей, связанных как с выбором нужной марки ТЭПиз огромного ассортимента, представляемого импортными производителями,так и с подбором рецептурно-технологических факторов.Проводимые ранее немногочисленные работы по изучению свойствадгезивов на основе винилароматических ТЭП, посвящены в основном3  исследованию влияния на их технологические и эксплуатационные свойстваотдельных модифицирующих добавок, отдельных растворителей и некоторыхособенностей строения ТЭП, позволяют сегодня исследователю толькоэмпирическим путём создавать клеевые композиции на основе БСТЭП.Для создания конкурентоспособных клеевых материалов, удовлетворяющихтребованиям современной техники, необходимо проводить работы по болеедетальному изучению влияния особенностей структуры БСТЭП, ихреологических и прочностных характеристик, применяемых растворителей ивводимых добавок на комплекс технологических и эксплуатационныхпоказателей.Цель диссертационной работы.

Целью настоящей работы являетсяобоснование принципов выбора бутадиен-стирольных термоэластопластов соптимальной структурой и рецептурно-технологических параметров, которыеобеспечиваюттехнологические,адгезионныеиэксплуатационныехарактеристики клеев, в том числе повышенную теплостойкость, иудовлетворяющих требованиям современной техники с целью расширенияобластей их применения.Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:- Исследование основных структурных параметров, влияющих на физикохимические, технологические, прочностные и адгезионные свойства бутадиенстирольных термоэластопластов (БСТЭП) клеевого назначения.- Выявление связи «структура - адгезионные свойства» исследуемых марокТЭП.- Исследование растворимости БСТЭП в индивидуальных растворителях иих смесях. Изучение растворителя как рецептурного фактора, влияющего накомплекс технологических, адгезионных свойств клеев и эксплуатационныхсвойств клеевых соединений.- Модификация исследуемых композиций с целью регулирования процессовхимического и физического взаимодействия на границе раздела адгезив-субстрат засчет использования промоторов адгезии различного действия.Научная новизна.

Разработаны научно-обоснованные подходы ксозданию адгезионных композиций на основе бутадиен-стирольных ТЭП,заключающиеся в следующем:1. Впервые проведен систематический анализ структурных особенностейразличных БСТЭП клеевого назначения, представленных на российском рынке.Показаны принципиальные различия в структуре и адгезионных свойствахотечественных и импортных БСТЭП.1.1. Показано, что лучшими адгезионными свойствами обладают линейныеБСТЭП, содержащие преимущественно 1,4-цис-звенья ПБ и наименьшееколичество статистического сополимера, что характерно для марки Kraton, вотличие от отечественных БСТЭП, содержащих повышенное количествоструктуры ПБ 1,2.1.2.

Установлено, что повышенную тепло- и термостойкость клеевыхсоединений (на 25-45%) обеспечивают клеи на основе радиальных БСТЭП, а4  также БСТЭП с повышенным содержанием структуры ПБ 1,2.2. Показано, что морфология плёнок играет существенную роль вадгезионных свойствах клеевых плёнок, а направленно изменять её возможнопутем выбора соответствующей структуры БСТЭП и растворителей клеев –предпочтительно преимущественное содержание на поверхности клеевой плёнкидиеновой фазы БСТЭП, что можно регулировать, в том числе, используя«хороший» для ПБ блоков растворитель.3.

Обоснован выбор ароматических углеводородных смол для клеев изБСТЭП, позволяющих регулировать адгезионную прочность и теплостойкостьклеевых соединений. Определены характеристики нефтеполимерных смол, в томчиследиапазоны температур размягчения и молекулярных масс,обусловливающие оптимальные свойства клеев и теплостойкость клеевыхсоединений.4.

Разработан новый способ повышения теплостойкости клеевыхсоединений с применением клеев из БСТЭП, заключающийся в использованиив качестве модификатора хелата меди.Практическая ценность. Результаты проведенного исследованияпозволили разработать рекомендации по выбору типов БСТЭП и способовмодификации адгезионных композиций на их основе в зависимости отпредъявляемых требований.Развиты представления о растворимости БСТЭП в растворителях,применяемых в производстве адгезивов, которые могут послужить основой длясоздания и выпуска новых типов эластомерных клеев различного назначения.Предложены новые способы повышения теплостойкости клеевыхсоединений с применением клеев из БСТЭП, что позволяет расширить областиих применения.Разработаны эластомерные клеи для применения в мебельнойпромышленности, имеющие эксплуатационные показатели, на 40-50%превосходящие существующие аналоги.