Диссертация (1091956), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Синтезированы агрегативно-устойчивые полимерные суспензии сузким распределением частиц по размерам в присутствии фторсодержащихкремнийорганических ПАВ на основе тетрадекаэтоксигексасилоксана путемгетерофазной полимеризации стирола, винилацетата, метилметакрилата,бутилакрилата и бутилметакрилата в одну стадию.
Частицы полимерныхсуспензий использованы в качестве носителей биолигандов.Практическаязначимость.Полученныематериалысфосфоразотсодержащими органосилоксановыми полимерными покрытиямипрошли испытания в АО «Институт пластмасс имени Г.С. Петрова», гдебыло подтверждено, что они обладают негорючими свойствами.Апробация работы. Результаты работы представлены на XVIIIМеждународной научной конференции студентов, аспирантов и молодыхученых «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2011), XX Международной научнойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ»(Москва, 2013), XI Международной конференции по химии и физикохимииолигомеров (Ярославль, 2013), 9th International Workshop on Siliсon-basedPolymers (Mosсow 2013), XXI Международной научной конференциистудентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2014),конференции «Химия элементоорганических соединений и полимеров»(Москва, 2014), 9rd International Сonferenсe on Organiс Сhemistry, OrganiсSynthesis – Driving Forсe of Life Development, Tbilisi, 2014, XXIIМеждународная научная конференция студентов, аспирантов и молодыхученых «ЛОМОНОСОВ», (Москва, 2015), XIII Андриановская конференция7«Кремнийорганические соединения.
Синтез, свойства, применение (Москва,2015).Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи врецензируемых научных журналах и тезисы 9 докладов на научныхконференциях.8ГЛАВА 1. Литературный обзорБлагодаряуникальнойспособностиорганосилановыхмолекулобразовывать ковалентные связи между неорганическими и органическимисоединениями наряду с присущей стабильностью и гибкостью силоксановой(O-Si-O)связи,этимолекулымогутобеспечитьмногочисленныевозможности в широком диапазоне систем покрытий.
Используя самыесовременные аналитические инструменты, исследования показали важностьмежфазного дизайна и контроля для оптимизации свойств адгезии,вязкоупругих свойств и устойчивости к коррозии, царапинам и стиранию.Органосиланы являются ключевыми элементами в конструкции этойинтерфазы, и, таким образом, имеют потенциал для воздействия на конечнуюэффективность композита. Андрианов К.А. с сотр. и компания Dow Сorningболее 50 лет назад были пионерами в обеспечении новых классов материаловспецифичными физическими и химическими свойствами с помощью силанов[1]. Эти исследования привели к новой индустрии, основанной навзаимодействии органической химии и химии кремния.Значение силановых сцепляющих агентов было впервые обнаружено в1940-хгодахвсочетаниисразвитиемполиэфирныхкомпозитовармированного стекловолокна [2].
При первоначальном изготовлении, этикомпозиты были очень сильны, но их сила быстро уменьшалась в процессеизнашивания. Это ослабление было вызвано потерей в силе связи междустекломирезиной.Впоискерешенияученыеобнаружили,чтоорганофункциональные силаны – силиконовые вещества, содержащие какорганические, так инеорганические центрыв одноймолекуле–функционировали как связующие агенты в композитах. Очень маленькоеколичество алкоксисилана, прореагировав на границе раздела фаз стеклорезина, не только значительно увеличило исходную силу нанокомпозита, нои привело к впечатляющему сохранению этой силы во времени.9В последствии, другие применения для силановых связующих агентовбыли обнаружены (например, минеральная и шпатлевочная обработка длякомпозитногоармирования[3,4];адгезиякрасокичернил[5,6,7];армирование и сшивание пластмасс и резины [8,9,10]; адгезия герметиков иклеев [11,12,13]; и в развитии водных репеллентов, и в защите поверхности[14]).1.1 Органосилановая химияМономерные химические вещества кремния известны как силаны.Силан, содержащий, по крайней мере, одну углерод-кремниевую связь (Si-С)называется органосиланом.
Молекула органосила (рисунок 1) имеет триключевых элемента:X-R-Si(OR')3X = Органическая часть (например, амино-, винил-, алкил-, и т.д.)R' = Метил, этил, изопропил и т.д.R = Арил или алкил (СH2)n при n = 0, 1 или 3Рисунок 1. Молекула органосилана.- X – негидролизуемая органическая часть. Это фрагмент может бытьреакционноспособным по отношению к другому химикату (например, амино,эпокси, винил, метакрилат, сера) или нереакционноспособным (например,алкил).10- OR- гидролизуемая группа, как алкокси группа, например, метокси-,этокси-, изопропокси- или ацетокси- группа, которая может реагировать сразличнымиформамигидроксильныхгрупп,присутствующихвминеральных наполнителях или полимерах и высвобождает спирты(метанол, этанол, пропанол) или кислоты (уксусная кислота).- R- мостиковая группа, которая может быть либо арильной, либоалкильной цепью.Благодаря их двойственной реакционной способности, органосиланыслужат мостами между неорганическими или органическими субстратами(такимикакминералы,органическими/полимернымиметаллыматрицамии(такимицеллюлоза)какирезина,термопластики), и, следовательно, могут значительно улучшить адгезиюмежду ними, см.
рис. 2.СубстратМатрицаМинералыРезинаМеталлыТермопластикиЦеллюлозаРисунок 2. Как работает молекула органосилана.Отношение к адгезии: Органосиланы эффективно способствуютадгезии при использовании в качестве добавок для красок, чернил, покрытий,клеев и герметиков [15,16]. Как неотъемлемые добавки, они должныперенестись на границу между клейким слоем и субстратом. Как грунтовка,силановый связующий агент применяется к неорганическому субстратупрежде, чем применяется продукт, который должен прилипнуть.
Используяправильный органосилан, плохо прилипающие краска, чернило, покрытие,клей или герметик могут быть преобразованы в материал, который будетсохранять адгезию даже будучи помещенным в суровые климатические11условия (например, высокая температура, подводное погружение, УФизлучение) [17].Диспергирование/Гидрофобизатор: Органосиланы с гидрофобнымиорганическими группами, присоединенными к кремнию, будут передаватьгидрофобный характер гидрофильной неорганической поверхности [18]. Онииспользуютсякакдолговременныегидрофобизирующиеагентывконкретных конструкционных применениях, включая построение мостов.Они также используются для гидрофобизации неорганических порошков,чтобы те могли свободно плавать и диспергироваться в органическихполимерах и жидкостях. Они также улучшают отверждение (за счетуменьшения ингибирования катализатора) и электрические свойства.Сшивающий агент: Органофункциональные алкоксисиланы могутреагировать с органическими полимерами, что приводит к переходутриалкилсилильной группы в основную цепь полимера.
Затем силанспособен к дальнейшему реагированию с остатком для сшивания встабильную, трехмерную силоксановую структуру. Этот механизм можетиспользоваться для сшивания полиэтилена и других органических смол,таких как акриловая и уретановая, для придания прочности, водостойкости иогнестойкости краскам, покрытиям и клеям.Другие применения: Органосиланы также используются в качествепоглотителей воды в препаратах, чувствительных к воде, в качествеблокирующих агентов в синтезе антибиотиков, катализаторов, и в качествесиликатных стабилизаторов.Типичные органосиланы: Разнообразие органосиланов доступно дляиспользования в применении к покрытиям [19].
(см. рис. 3 и 4).OR'R'O Si XOR'OR’= метокси-, этокси- или ацетоксигруппа, Х= алкил, арил илиорганофункциональная группа12Примеры:OCH2MeOMeO Si CHOMeCH3H2CMeOMeOSiOEtOOOOMeOMeEtOOMeOEtSiEtOEtOEtOSiSiNH2OEtРисунок 3. Ассиметричная органосилановая структура.OR'OR'R'O Si X Si OR'OR'OR'OR’= метокси-, этокси- или ацетоксигруппа, Х= алкил, арил илиорганофункциональная группа, Х= алкил, арил или органофункциональнаягруппаПример:OEtEtO SiEtOEtOSSSSSi OEtOEtРисунок 4. Альтернативная «Бис» органосилановая структурасимметричная.13Органическая группа у силана может быть, как реакционноспособной,так и нет. Нереакционноспособные силаны часто используются какдиспергирующиеигидрофобизирующиеагенты.Имхарактернанереакционноспособная органическая группа (Х), которая совместима сматрицей, и алкоксигруппа (OR), которая реагирует с субстратом.1.2 Ключевые реакции органосилановОсновные реакции представлены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
