Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 678.686:665.939.5

МОРОЗОСТІЙКІ КЛЕЇ НА ОСНОВІ ЕПОКСИДОВАНИХ ПОХІДНИХ 2-(ВІНІЛОКСИ)ЕТОКСИМЕТИЛОКСИРАНУ

05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ШОЛОГОН ВЕРОНІКА ВІКТОРІВНА

Дніпропетровськ 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому національному університеті економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського

Науковий керівник Доктор технічних наук, с.н.с. Кочергін Юрій Сергійович, професор кафедри товарознавства, митної справи та експертизи непродовольчих товарів Донецького національного університету економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського

Офіційні опоненти Доктор технічних наук, професор Євдокименко Наталія Михайлівна, професор кафедри хімії і технології переробки еластомерів ДВНЗ „Український державний хіміко-технологічний університет”

Кандидат хімічних наук Суровцев Олександр Борисович, доцент кафедри хімії і хімічної технології високомолекулярних сполук Дніпропетровського національного університету

Захист відбудеться «20» лютого 2009 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.03 при ДВНЗ „Український державний хіміко-технологічний університет” за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8, ауд. 220.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ДВНЗ „Український державний хіміко-технологічний університет” за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

Автореферат розісланий «19» січня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої

Вченої ради Д 08.078.03, к.х.н., доцент Шевцова К.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Епоксидні смоли (ЕС), не дивлячись на малий обсяг виробництва, набули значення особливого класу матеріалів з надзвичайно широкими можливостями їх застосування, що обумовлено вдалим поєднанням в них високих механічних властивостей і адгезії до багатьох субстратів з технологічністю вихідних смол і композицій на їх основі. При великому різноманітті цінних властивостей епоксидні полімери (ЕП) не позбавлені і недоліків, одним з яких є часткова або повна втрата експлуатаційних властивостей при низьких температурах, тобто обмежена морозостійкість. При цьому здатність самих полімерів зберігати гнучкість і еластичність при низьких температурах, як правило, є головною передумовою високої морозостійкості композиційних матеріалів на їх основі.

У цьому плані безперечний інтерес представляють ЕС на основі 2-(вініл-окси)етоксиметилоксирану, які, завдяки більшій довжині ланцюга, в порівнянні зі смолами на основі епіхлоргідрину, відрізняються більшою гнучкістю, а отже можуть забезпечити вищу швидкість процесів релаксації напружень, що повинне сприяти збільшенню морозостійкості. Тому випробування цих смол для розробки морозостійких клейових і герметизуючих композицій є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні дослідження теоретичного та прикладного характеру здійснені в рамках виконання загальнокафедральних держбюджетних тем кафедри товарознавства, митної справи та експертизи непродовольчих товарів Донецького національного університету економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського: «Оцінка якості та формування асортименту непродовольчих товарів» (номер державної реєстрації Д-2005-5), «Управління якістю непродовольчих товарів на стадії виробництва, обігу та експлуатації» (номер державної реєстрації Д-2008-18).

Мета й завдання дослідження. Метою роботи є розробка морозо-, хімстійких клейових і герметизуючих композицій на основі системного дослідження нового класу епоксидних смол - епоксидованих похідних 2-(вініл-окси)етоксиметилоксирану.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

- визначити вплив хімічної будови вихідного олігомера та режиму затвердження на деформаційно-міцносні, адгезійні, статичні і динамічні релаксаційні властивості епоксидних полімерів на основі 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану в широкому температурному інтервалі;

- визначити вплив мінеральних дисперсних наповнювачів на властивості епоксидних полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану;

- визначити можливість регулювання комплексу властивостей епоксидних полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану шляхом модифікації їх епоксидною смолою на основі епіхлоргідрину та бісфенолу А марки ЕД-20;

- оптимізувати склад сумішей на основі похідних 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану та смоли ЕД-20 та визначити вплив складу сумішей на швидкість розвитку статичних релаксаційних процесів в умовах повзучості й релаксації напруження;

- встановити зв'язок в широкому температурному інтервалі між хімічною будовою епоксидних олігомерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану та їх сумішей зі смолою ЕД-20 та релаксаційними переходами, які виявляються методом динамічної механічної спектроскопії;

- розробити рецептуру морозо-, хімстійкої епоксидної композиції для склеювання й герметизації виробів в електротехнічній промисловості, будівництві і сфері ремонту автомобілів.

Об'єкт дослідження: закономірності формування комплексу фізико-механічних, технологічних, релаксаційних, статичних і динамічних адгезійних властивостей епоксидних полімерів на основі похідних 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану і їх сумішей із епоксидною смолою ЕД-20 і регулювання технологічних та експлуатаційних властивостей клейових матеріалів. епоксидний композиція олігомер полімер

Предмет дослідження: композиційні матеріали на основі похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану різної хімічної будови і їх системи з промислової діановою смолою ЕД-20.

Методи дослідження. Основні результати роботи отримані із застосуванням сучасних методів досліджень: динамічної механічної спектроскопії, диференціальної скануючої калориметрії, термомеханічного аналізу. Властивості клейових з'єднань досліджувалися при відриві та зсуві, після впливу хімічних середовищ.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше встановлено, що, у порівнянні із промисловими епоксидно-діановими смолами, полімери на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану характеризуються при кімнатній температурі випробування меншими значеннями когезійної міцності, модуля пружності й температури склування, однак перевершують їх за величиною деформації при розриві, роботи руйнування матеріалу при близьких рівнях адгезійної міцності.

Виявлено за допомогою методу динамічної механічної спектроскопії релаксаційні переходи в залежності від хімічної будови епоксидних похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і показано кореляцію між релаксаційними переходами та максимумами на температурній залежності деформації при розриві.

Встановлено, що при температурі нижче 273 К полімери на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану істотно перевершують широко відомі епоксидно-діанові полімери за величиною роботи руйнування.

В системах на основі похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і епоксидно-діанової смоли ЕД-20 встановлено область концентрацій, де проявляється ефект композиційного синергізму, який забезпечує значення показників когезійної і адгезійної міцності, жорсткості і роботи руйнування вищі, ніж у індивідуальних компонентів системи. Величина ефекту і співвідношення компонентів системи, при якому він виявляється, залежить від хімічної будови похідного 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і температурного режиму затвердження.

Встановлено, що в концентраційних областях, де спостерігається ефект композиційного синергізму, відбувається зменшення інтенсивності в-переходу на температурних залежностях тангенса кута механічних втрат і уповільнення процесів релаксації напруження і повзучості.

Практичне значення одержаних результатів. На підставі проведених досліджень розроблена морозостійка епоксидна клейова композиція марки УП-10-04М з поліпшеними адгезійними властивостями, стійкістю до дії агресивних середовищ, ударних навантажень і різких температурних перепадів. Композиція впроваджена у ВАТ "Костянтинівський завод високовольтної апаратури" для герметизації трансформаторів струму й трансформаторів напруги; на СП ЗАТ "Донецьк-Лада" для ремонту автотранспортних засобів, у ТОВ ПТФ "Донєвропродукт" для виготовлення і ремонту покриття підлог промислових споруд.

Особистий внесок здобувача. При виконанні дисертаційної роботи автором проведено аналіз патентної і науково-технічної літератури за темою дисертації, виконані експериментальні дослідження, узагальнені отримані результати досліджень, сформульовані основні наукові положення й висновки, розроблено нормативно-технічну документацію на клей марки УП-10-04М. Постановка завдання, планування експерименту й аналіз результатів досліджень здійснені разом з науковим керівником д.т.н. Кочергіним Ю.С. Співавтори опублікованих робіт за темою дисертації: д.х.н. Недоля Н.О., академік РАН Трофімов Б.О. - розробили методики синтезу епоксидних смол на основі 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану; к.т.н. Григоренко Т.І., к.х.н. Кулик Т.О., к.т.н. Лойко Д.П. - брали участь в обговоренні результатів досліджень; Золотарьова В.В. - брала участь у дослідженні зносостійкості розробленої клейової композиції.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на 27 та 28-ій міжнародних конференціях-виставках "Композиційні матеріали в промисловості" (м. Ялта, 2007, 2008); 7-ій щорічній промисловій конференції "Ефективність реалізації наукового, ресурсного й промислового потенціалу в сучасних умовах" (с. Славське, 2007); 4-ій Українсько-польській науковій конференції "Полімери спеціального призначення" (м. Дніпропетровськ, 2006); науково-практичній конференції "Промислові й композиційні матеріали" (м. Москва, 2006); 3-ій міжнародній конференції "Сучасні проблеми фізичної хімії" (м. Донецьк, 2007); 11-ій українській конференції з високомолекулярних сполук (м. Дніпропетровськ, 2007).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені в 7 наукових статтях, 6 матеріалах і тезах українських і міжнародних наукових конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел з 253 найменувань і додатка. Дисертація представлена на 152 сторінках, містить 42 рисунки й 18 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі досліджень, наведені дані про наукову новизну і практичну цінність, узагальнено результати апробації роботи.

У першому розділі наведено аналіз науково-технічної літератури та патентно-інформаційних джерел. За темою дисертації розглянуто сучасні уявлення про регулювання структури і властивостей епоксидних полімерів, механізми їх модифікації та області використання, способи отримання нового класу епоксидних олігомерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану; обґрунтовано необхідність проведення досліджень комплексу властивостей епоксидних полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану.

У другому розділі розглянуті об'єкти та методи дослідження. Як об'єкти досліджували епоксидні смоли, синтезовані в Іркутському інституті хімії СВ РАН, будова та властивості яких наведені у табл. 1. Для порівняння властивостей і модифікації смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану використовували також епоксидну діанову смолу ЕД-20.

Як твердники використовували діетилентриамінометилфенол марки УП-583Д та поліоксипропілентриамін марки Т-403.

Як наповнювачі застосовували двоокис титану пігментний марки РО-2, кварц пилоподібний марки КП-3 та аеросил марки А-380.

Затвердження смол проводили при 293 К протягом 240 годин (режим І). З метою забезпечення більшої повноти затвердження та виявлення впливу підвищених температур на властивості ЕП використовували також режим затвердження з термообробкою 293 К/ 72 годин + 393 К / 3 годин (режим ІІ).

У роботі використовували такі методи досліджень:

Механічні властивості при одноосьовому розтягуванні (міцність при розтягуванні у_р і деформація при розриві е_р) визначали на приладі типу Поляні з жорстким динамометром й автоматичною реєстрацією вимірюваних величин.

На цьому ж приладі проводили вивчення процесу релаксації напруження. Модуль пружності (Е) розраховували за нахилом початкової ділянки кривої у - е. Мірою роботи руйнування (А_р) служила площа під кривою напруження - деформація.

Термомеханічні дослідження та запис кривих повзучості плівкових зразків проводили при постійному розтягуючому навантаженні. Величина прикладеного навантаження при записі термомеханічних кривих становила 1 МПа. Об'єкти дослідження являли собою плівки товщиною 100 - 150 мкм, отримані при затвердженні полімерних композицій між двома полірованими поверхнями металевих плит, покритих тонким шаром антиадгезиву.

У ряді випадків паралельно випробовували блочні зразки стандартних розмірів за ГОСТ 11262-80 (тип 2) на випробувальній універсальній машині VTS-10 (ФРН) при швидкості розтягання 10 мм/хв.

Таблиця 1

Будова та властивості епоксидних смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану

Марка смоли	Хімічна формула	Назва смоли	Брутто- формула	ММ	Мас. част. епокс. груп, %
1	2	3	4	5	6
Вінілокс		2-(вінілокси)- етоксиметилоксиран	С7Н12О3	144	29,86
ЕПС-512		ді[1-(2-гліцидилокси- етокси) етиловий] етер етиленгліколю	С16Н30О8	350	24,57
ЕПС-511		ді[1-(2-гліцидилокси- етокси) етиловий] етер диетиленгліколю	С18Н34О9	394	19,88
ЕПС-602		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] етер полиетиленгліколю	С28Н54О14	614	12,30
ЕПС-281		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] естер себацинової кислоти	С24Н42О10	490	17,55
ЕПС-282		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] естер адипінової кислоти	С20Н34О10	434	19,82
ЕПС-254		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] етер гідрохінону	С20Н30О8	398	20,68
ЕПС-258		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] етер пірокатехіну (орто)	С20Н30О8	398	20,07
ЕПС-259		ді[1-(2- гліцидилокси- етокси) етиловий] етер резорцину (мета)	С20Н30О8	398	20,62
ЕПС-352		2,3,4-три[1-(2-гліциділ- оксиетокси) етиловий] етер левоглюкозану	С27Н46О14	594	21,72
ЕПС-661М		окта[1-(2-гліцидилоксиетокси)- етиловий]етер сахарози	С68Н118О35	1494	17,53
ЕП-6		ді[1-(2-гліцидилокси- етокси) етиловий] етер діфенілолпропану	С29Н40О8	516	16,40

Динамічні механічні властивості (тангенс кута механічних втрат tg д і динамічний модуль зсуву Gґ) досліджували на крутильному маятнику МК-1 у температурному діапазоні від 93 до 423 К на зразках розмірами 75 х 10 х 0,5 мм при частоті коливань 1 Гц. Температура в процесі вимірювання підтримувалася з точністю до ± 1 К.

Показник стирання (І) визначали за ГОСТ 11012-69 на машині типу APGІ (Німеччина).

Залишкові напруження визначали шляхом виміру прогину лежачої на двох опорах пружної підкладки, на яку нанесена полімерна композиція.

Теплофізичні властивості (температури початку реакції (Т_н), максимальної швидкості реакції (Т_м) і тепловий ефект реакції (Q)) визначали методом диференціальної скануючої калориметрії на блоці Dual Sample 912 термоаналітичного комплексу DuPont.

У третьому розділі описані адгезійні, деформаційно-міцносні, статичні та динамічні релаксаційні властивості ЕП на основі 2-(вінілокси)етоксиметил-оксирану.

Результати дослідження свідчать, що полімери на основі затверджених ді-, три- і октагліцидилових етерів при температурі (Т_вип) випробування (295±2К) істотно поступаються смолі ЕД-20 за величиною міцності у_р і модуля Е, однак перевершують її за величиною деформації е_р (табл. 2). Це може пояснюватися тим, що для полімеру на основі смоли ЕД-20 температура склування Т_с (табл. 2) >> Т_вип (тобто при Т_вип полімер перебуває в склоподібному стані), а для смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану, навпаки, або Т_с << Т_вип, або Т_вип порівнянна зі Т_с (тобто при Т_вип зразки перебувають у високоеластичному стані або в області переходу зі склоподібного у високоеластичний стан).

Встановлено, що параметри у_р, Е, Т_с та у_отр зростають при переході від смол на основі аліфатичних діолів до аліфатичної смоли, що містить полярний С=О зв'язок, і далі до ароматичної смоли. Після термообробки для всіх досліджених смол величини у_р й Е зростають, що обумовлено збільшенням щільності поперечного зшивання за рахунок більшої глибини перетворення реакційноздатних груп. Параметр е_р для більшості смол також зростає після термообробки (смоли на основі поліетиленгліколю, діоксибензолу, левоглюкозану, сахарози й адипінової кислоти, а також ЕД-20). У той же час для полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану та себацинової кислоти (ЕПС-281), а також діфенілолпропану (смола ЕП-6) е_р, навпаки, зменшується.

Хоча композиції на основі похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і мають істотно меншу міцність при розтягуванні, завдяки більш високій деформації при розриві, за величиною роботи руйнування (А_р) ряд цих смол (ЕПС-352, 661М, ЕП-6, а також ЕПС-254 й ЕПС-259), затверджених за режимом ІІ, мають перевагу над смолою ЕД-20 (табл. 2), що свідчить про їх більшу працездатність при ударних і вібраційних навантаженнях.

Таблиця 2

Властивості епоксидних полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану ¹⁾

Марка смоли

Міцність при розтягуванні, МПа

Деформація при розриві, %

Модуль пружності, МПа

Міцність при зсуві, МПа

Міцність при відриві, МПа

Час желатинізації, годин

Температура склування, К

Тдм, К

Твм, К

Тбм, К

Робота руйнування, кДж/ м2

ЕПС-512

0,6 / 1,2 2)

22,3 / 46,4

1,5 / 4,1

2,2 / 3,3

1,9 / 2,2

6,75

251 / 2542)

160

218

266

0,11 / 0,45

ЕПС-511

0,5 / 0,9

14,8 / 28,9

1,2 / 3,0

1,8 / 2,3

1,2 / 1,9

9,67

239 / 243

161

207

258

0,06 / 0,21

ЕПС-602

0,1 / 0,3

12,1 / 18,7

0,7 / 1,3

0,4 / 0,6

0,9 / 1,4

11,67

221 / 226

161

213

252

0,01 / 0,03

ЕПС-281

1,5 / 2,9

49,1 / 31,2

1,5 / 4,2

1,9 / 2,9

2,0 / 2,7

9,75

269 / 277

151

215

275

0,59 / 0,72

ЕПС-282

1,8 / 3,1

26,9 / 32,4

1,6 / 4,2

2,1 / 3,2

2,0 / 2,8

10,00

273 / 277

150

208

280 / 301

0,39 / 0,80

ЕПС-254

2,2 / 5,4

28,1 / 92,5

18 / 24

2,2 / 4,1

2,9 / 7,4

6,33

273 / 283

-

207

289

0,49 / 3,99

ЕПС-258

1,2 / 2,4

51,3 / 67,2

13 / 17

1,8 / 2,8

2,5 / 3,9

7,67

271 / 278

-

206

286

0,49 / 1,29

ЕПС-259

2,4 / 7,3

52,3 / 76,1

16 / 28

3,2 / 7,5

4,5 / 8,8

7,00

275 / 287

-

206

288

0,97 / 4,43

ЕПС-352

2,3 / 10,9

40,5 / 115,8

11 / 84

21,8 / 27,9

28,6 / 37,3

4,00

285 / 295

-

212

300

0,75 / 10,11

ЕПС-661М

2,8 / 13,3

28,8 / 56,7

20 / 82

8,6 / 26,6

13,8 / 33,5

2,17

282 / 301

183

221

297

0,64 / 6,24

ЕП-6

3,5 / 16,0

98,1 / 57,2

30 / 301

10,3 / 25,9

12,5 / 35,3

4,83

289 / 301

148

203

301

2,74 / 7,32

ЕД-20

61,3 / 72,3

6,0 / 6,3

1100 / 1200

15,8 / 16,3

31,2 / 38,1

0,67

327 / 381

-

213

341 / 391

2,81 / 3,60

Примітка:

¹⁾ Твердник УП-583Д;

²⁾ до риски - зразки, затверджені за режимом I, після риски - за режимом II.

Композиції на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану характери-зуються більшою величиною часу желатинізації (ф_жел) у порівнянні зі смолою ЕД-20 (табл. 2).

Встановлено (табл. 2), що, якщо для композиції на основі смоли ЕД-20 адгезійна міцність при відриві (у_отр) і, особливо, зсуву (ф_в) набагато нижче, ніж когезійна міцність (у_р), то для ЕП на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану в більшості випадків адгезійна міцність більше когезійної. Найбільшою мірою це проявляється для смол, що містять ароматичні ядра, тобто для смол, у яких Т_с близька до Т_вип. Для цих смол, затверджених за режимом ІІ, показник ф_в навіть вище, ніж у ЕД-20, а величина у_отр порівнянна з такою для ЕД-20. Причину такої різної поведінки різних смол можна пояснити рядом факторів. По-перше, адгезійне руйнування має в основі не силовий, а енергетичний характер. А як ми вже відзначали раніше, А_р для ряду ароматичних смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану більше роботи руйнування клейової композиції на основі ЕД-20. По-друге, добре відомо, що на межі склеювання субстратів і полімеру утворюються перехідні (граничні) шари, більш міцні, ніж когезійна міцність полімеру. Якщо прийняти товщину перехідного шару порядку 3•10^-7 м, то при оптимальній товщині клейового шва близько 2•10^-5 м, одержуємо частку перехідних шарів щодо товщини шва ~3 %. Оскільки перед склеюванням поверхня металу піддається механічній обробці (абразивне шліфування), і при цьому оптимальна глибина шорсткостей становить близько 5,5•10^-6 м, то фактична частка поверхневих граничних шарів буде істотно вище, ніж 3 %.

Результати динамічної механічної спектроскопії досліджуваних систем показали, що для всіх смол проявляється б-перехід, пов'язаний з кооперативним рухом сегментів макромолекул. Температура його максимуму (Т_бм), залежить від хімічної природи смоли (табл. 2) і добре корелює із Т_с, визначеної із термомеханічних досліджень. Крім б-піка, для всіх смол проявляється низькотемпературний (поблизу 213 К) в-перехід. Положення в-піка і його максимальні значення так само, як й б-піка, залежать (табл. 2) від хімічної будови епоксидної смоли. Мінімальна температура в-піка (Т_вм) у затвердженої смоли на основі діфенілолпропану ЕП-6 (203 К), максимальна (221 К) - у смоли на основі сахарози ЕПС-661М.

Крім б- і в-переходу, для ряду смол (на основі аліфатичних діолів, сахарози та діфенілолпропану) проявляється більш низькотемпературний, у порівнянні з в-піком, д-перехід. Він також спостерігається при різних температурах (Т_дм) залежно від хімічної будови смоли (від 183 К для смоли на основі сахарози до 148 К для смоли на основі діфенілолпропану ЕП-6). Можна припустити, що причиною, що викликає д-перехід, є рух ланцюга -СН₂ОСН₂СН₂О-.

В результаті дослідження деформаційно-міцносних властивостей від температури випробувань установлено, що зі зниженням Т_вип параметр у_р (рис. 1а) для ЕП на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану досить швидко зростає і при певних температурах, що обумовлені хімічною природою смоли, перевершує міцність полімеру на основі ЕД-20. Зокрема, для смоли на основі діфенілолпропану ЕП-6 ефект перевищення міцності починає проявлятися вже при Т_вип ~260 К, тоді як для смоли на основі диетиленгліколю ЕПС-511 тільки при Т_вип ~163 К. Подібна картина спостерігається і для модуля пружності.

Деформація при розриві залежить від температури більш складним чином (рис. 1б). У дослідженому температурному діапазоні величина е_р залишається практично незмінною для смоли ЕД-20 і майже монотонно знижується для смол на основі сахарози ЕПС-661М и діфенілолпропану ЕП-6. Для інших смол на температурній залежності е_р спостерігається максимум, положення якого добре узгоджується з температурою склування (табл. 2). Відзначимо також прояв слабко вираженого максимуму на залежності е_р - Т поблизу Т_вип ~213 К, тобто в тому ж інтервалі температур, де спостерігається вторинний в-перехід на температурних залежностях тангенса кута механічних втрат. Наявність подібної кореляції між е_р та tg д неважко зрозуміти, якщо взяти до уваги, що обидва параметри характеризують відгук системи на переміщення ланцюгів макромолекул і їх фрагментів під впливом зовнішнього механічного поля.

Завдяки спостережуваному поєднанню когезійної міцності та деформаційної здатності в дуже широкому інтервалі температур нижче кімнатної, композиції на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану перевершують традиційні ЕП за величиною роботи руйнування (рис. 2).

З практичної точки зору досліджені похідні 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану становлять безсумнівний інтерес для створення на їх основі морозостійких композиційних матеріалів.

В четвертому розділі розглянуто можливість регулювання комплексу властивостей полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану за допомогою дисперсних наповнювачів та модифікації додатками епоксидно-діанової смоли ЕД-20.

Оскільки при кімнатній температурі полімери на основі 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану характеризуються доволі низькими міцністю і модулем пружності, була здійснена спроба їх зміцнення без зниження морозостійкості за рахунок введення дисперсних наповнювачів та модифікації епоксидно-діановою смолою ЕД-20.

Встановлено, що введення дисперсних наповнювачів дозволяє відчутно підвищити значення адгезійної (з ~10 до 12,5 МПа для режиму затвердження I та до 20 МПа для режиму затвердження II) і когезійної (з ~3 до ~5 МПА для режиму затвердження I та до ~7 МПа для режиму затвердження II) міцності, модуля пружності (з ~30 до 120 МПа для режиму затвердження I та до 180 МПа для режиму затвердження II) ЕП на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану. При наповненні спостерігається також невелике збільшення температури склування на 5 - 7 К. Однак при цьому відбувається значне зниження деформації при розриві (з ~100 до 15 % для режиму I та до 10 % для режиму II) і роботи руйнування (в ~ 2 - 4 рази). Таким чином за допомогою дисперсних наповнювачів неможливо вирішити задачу збільшення морозостійкості і удароміцності досліджуваних смол.

Враховуючи одержані результати, було досліджено інший шлях зміцнення полімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану за допомогою модифікації епоксидною смолою ЕД-20. Для досліджень були обрані смоли (ЕПС-511, ЕПС-512, ЕПС-602) на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і аліфатичних діолів, які забезпечують максимальну морозостійкість за величиною температури склування, деформації при розриві і роботи руйнування в діапазоні 203 - 245 К і смола ЕП-6 на основі діфенілолпропану, для якої максимальні значення міцності при розтягуванні і роботи руйнування досягаються в діапазоні більш низьких (148 - 198 К) і високих (?296 К) температур.

Результати дослідження свідчать, що для смол на основі 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану й аліфатичних діолів температура склування росте практично лінійно в міру збільшення концентрації ЕД-20 у суміші. Значення модуля пружності (рис. 3а) спочатку дуже повільно зростають зі збільшенням концентрації смоли ЕД-20 (причому цей діапазон тим ширше, чим більше вміст етиленгліколю (ЕГ) у смолах ЕПС), а потім спостерігається дуже швидкий ріст Е з утворенням максимуму в діапазоні 80 < С < 90 мас. ч. Інтенсивність максимуму Е та його положення залежать від вмісту ЕГ у смолі на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану. Зі збільшенням кількості ЕГ максимум Е зменшується за інтенсивністю й зміщується убік більших концентрацій смоли ЕД-20. Для параметра у_р ця тенденція також має місце, але проявляється менш яскраво.

На концентраційних залежностях деформації е_р також спостерігаються максимуми, положення яких, як й у випадку у_р та Е, залежить від кількості ЕГ у смолі. Зі збільшенням вмісту ЕГ максимум е_р зміщується убік більших концентрацій ЕД-20. При цьому положення максимуму на залежності е_р - С (як й область початку швидкого росту параметрів у_р й Е) відповідає такому співвідношенню компонентів суміші, при якому її температура склування збігається з температурою випробування.

Після досягнення максимуму значення е_р швидко знижуються і в області концентрацій смоли на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану 10 - 20 мас. ч. стають навіть менше, ніж у полімера на основі смоли ЕД-20. Виходячи зі спостережуваної тенденції зміни властивостей у діапазоні концентрацій смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану 10 - 20 мас. ч. (зменшення е_р і Т_с і, навпаки, збільшення у_р і Е), можна говорити про антипластифікуючу дію порівняно невеликих добавок смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану на полімерну матрицю, утворену смолою ЕД-20.

На концентраційних залежностях міцності при зсуві та відриві (рис. 3б) також проявляються максимуми, положення та інтенсивність яких залежать від вмісту ЕГ у смолі. При цьому для суміші смол на основі етиленгліколю (ЕПС-512) величина ф_в у максимумі перевершує аналогічний параметр для смоли ЕД-20 більш, ніж в 2 рази, а у_отр - в 1,3 рази.

У результаті визначення залежності деформаційно-міцносних властивостей від температури випробувань установлено, що введення в смоли на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану олігомера ЕД-20 приводить до збільшення їх міцності й модуля пружності у всьому дослідженому (148ч298 К) температурному інтервалі. При цьому величини параметрів у_р (рис. 4) і Е у цих композицій перевершують показники смоли ЕД-20, тобто при змішуванні зміцняються не тільки смоли на основі 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану, але й смола ЕД-20. Таким чином, можна говорити не тільки про посилюючий вплив смоли ЕД-20 на смоли ЕПС, а також про зміцнення ЕД-20 при введенні в неї оптимальних кількостей смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану, тобто має місце ефект композиційного синергізму.

Як свідчать результати досліджень динамічних механічних властивостей (рис. 5), максимуми в-піків для смол ЕПС-512 й ЕД-20 практично збігаються як за температурою, так і за інтенсивністю. У той же час б-піки, що відповідають переходу зі склоподібного у високоеластичний стан, для цих смол істотно відрізняються за температурою. При змішуванні смол в-перехід зменшується за інтенсивністю, що особливо помітно при великих концентраціях ЕД-20, для яких на залежностях Е-С й у_р-С проявляється ефект композиційного синергизму. Крім б- і в-піків, на температурній залежності tg д для смоли на основі етиленгліколю (ЕПС-512) спостерігаються більш низькотемпературні переходи, які при введенні вже невеликої кількості ЕД-20 практично повністю вироджуються. Максимуми б-піків сумішей смол займають проміжне положення між максимумами вихідних смол і зміщаються убік більш високих температур у міру збільшення вмісту ЕД-20 у суміші.

При змішуванні смол ЕП-6 (на основі діфенілолпропану) та ЕД-20, найбільш близьких за хімічною будовою, також відбувається значне збільшення (у порівнянні зі смолою ЕП-6) параметрів у_р, Т_с і у_сж. Причому, якщо Т_с росте майже лінійно зі збільшенням вмісту ЕД-20, то для показників у_р і у_сж спостерігаються досить широкі максимуми, положення яких залежить від хімічної природи твердника й обраного режиму затвердження.

Залежність у_отр - С має екстремальний характер, причому різниця між показниками адгезійної міцності для зразків, затверджених за режимами І і ІІ, стає більше у міру зменшення вмісту смоли ЕД-20 у суміші. Екстремальна залежність спостерігається і для ударної міцності.

Установлено, що змішування смол ЕП-6 й ЕД-20 дозволяє в дуже широкому діапазоні співвідношень компонентів збільшити рівень напружень, які зберігаються в процесі його релаксації, що має важливе практичне значення в тих випадках, коли матеріал експлуатується у виробах і конструкціях, що несуть статичне навантаження. При цьому вихідні смоли, особливо зразки на основі смоли ЕП-6, характеризуються більш глибоким спадом напружень. У цьому випадку можна говорити про антипластифікуючу дію добавки смоли ЕП-6 на матрицю, утворену полімером на основі ЕД-20. Аналогічне уповільнення релаксаційних процесів спостерігається під час дослідження повзучості.

Показано, що системи на основі епоксидованих похідних 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану і смоли ЕД-20 характеризуються більш високою водо-, хімстійкістю (електроліт, спирт, спирто-ацетонова суміш) порівняно з індивідуальними компонентами системи.

Важливо, що, на відміну від додатків дисперсних наповнювачів, змішування смол на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і аліфатичних діолів зі смолою ЕД-20 дозволяє (рис. 6) суттєво збільшити роботу руйнування як при кімнатній температурі, так і у всьому дослідженому інтервалі низьких температур (до 153 К), що відкриває перспективи отримання високоміцних морозо-, ударостійких композиційних матеріалів.

У п'ятому розділі описано розробку на основі проведених досліджень клею УП-10-04М, який сполучає підвищену життєздатність (до 8 годин при 293 К) зі зручним дозуванням смоли й твердника (співвідношення 1:1 за масою або об'ємом), що дозволяє автоматизувати процес застосування клею й використовувати його протягом всієї робочої зміни. Клей відрізняється підвищеною адгезійною міцністю в широкому інтервалі температур (123 - 398 К), стійкістю до ударних навантажень, різких температурних перепадів, низьким рівнем залишкових напружень, високими механічними й діелектричними властивостями, водо- і хімстійкістю. Ефект досягється за рахунок застосування в якості смоляної частини суміші смоли на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану й діетиленгліколю марки ЕПС-511 та продукту реакції етерифікації смоли ЕД-20 і рідкого карбоксилатного олігобутадієнового каучуку СКН-30КТРА (або СКД-КТРА). Як твердник застосовано поліоксипропілентриамін марки Т-403.

Розроблений клей може бути використаний для склеювання і герметизації виробів із металів та їх сплавів, крихких діелектриків, кераміки, декоративно-облицювальних й інших матеріалів.

Технологія виробництва клею УП-10-04М освоєна на дослідному заводі УкрдержНДІпластмас (м. Донецьк). На клей розроблена нормативно-технічна документація (ТУ У 24.6-00209355-030:2008). На розроблену клейову композицію подана заявка на патент України (№ а200802080 від 18.02.08 р.). Клей марки УП-10-04М впроваджений для герметизації трансформаторів струму і напруги, у будівництві для виготовлення і ремонту монолітних наливних підлог і для ремонту автомобілів.

ВИСНОВКИ

1. Визначено науково-обгрунтовані підходи і вирішено науково-технічне завдання розробки морозо-, хім-, ударостійких високоміцних клеїв на основі нового класу епоксидних смол - епоксидованих похідних 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану.

2. Встановлено, що затверджені смоли на основі похідних 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану порівняно з полімерами на основі епоксидної смоли ЕД-20 характеризуються істотно меншими значеннями міцності при розриві, жорсткості і температури склування і набагато більшою деформацією при розриві при зіставному рівні адгезійної міцності і роботи руйнування. Величини показників міцності, теплостійкості, модуля пружності залежать від хімічної будови смол на основі 2-(вінілокси)-етоксиметилоксирану і режиму затвердження і зростають в ряду: смоли на основі аліфатичних діолів> смоли, які містять полярний зв'язок > смоли, які містять ароматичні ядра або аліфатичні цикли.

3. Встановлено, що введення дисперсних наповнювачів дозволяє підвищити адгезійну і когезійну міцність, модуль пружності і температуру склування епоксиполімерів на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану, проте при цьому різко зменшуються робота руйнування і деформація при розриві.

4. Показано, що системи на основі похідних 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану і смоли ЕД-20 характеризуються більш високим комплексом деформаційно-міцносних, адгезійних і теплофізичних властивостей, кращою водо- і хімстійкістю. Величина ефекту залежить від хімічної будови смоли, температури й часу затвердження. Виявлено області концентрацій, у яких спостерігається ефект композиційного синергізму, завдяки чому величини показників міцності і модуля пружності систем відчутно перевершують аналогічні параметри індивідуальних компонентів системи. При цьому спостерігається зменшення інтенсивності в-переходу на температурних залежностях тангенса кута механічних втрат, і уповільнюються процеси релаксації напруження і повзучості.

5. Встановлено, що при температурах нижче 273 К полімери на основі 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану і їх системи зі смолою ЕД-20 істотно перевершують епоксидні полімери на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20 за величиною міцності, модуля пружності й роботи руйнування, що свідчить про їх більшу морозостійкість.

6. На основі проведених досліджень розроблено епоксидний клей марки УП-10-04М з підвищеною статичною й динамічною адгезійною міцністю, водо- та хімстійкістю, більш широким інтервалом працездатності як в області низьких, так і високих температур, поліпшеними діелектричними властивостями, що забезпечило ефективність його застосування в електротехніці для герметизації трансформаторів струму й трансформаторів напруги, у будівництві для виготовлення і ремонту покриття підлог промислових споруд і для ремонту автомобілів. Випуск клею марки УП-10-04М освоєний дослідним заводом УкрдержНДІпластмас, на нього розроблена нормативно-технічна документація (ТУ У 24.6-00209355-030:2008).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

1. Characteristics of Epoxy-Rubber Adhesive Compositions Cured with Polyoxypropylenetriamine / Yu.S. Kochergin, V.V. Zolotareva, T.I. Grigorenko, V.V. Shologon// Polymer Science. Ser. C. 2007. Vol. 49, № 2. P. 188 - 192.

2. Эпоксидные клеи со специальным комплексом свойств / Ю.С. Кочергин, Т.И. Григоренко, В.В. Шологон, Д.П. Лойко // Вопросы химии и химической технологии. 2007. № 5. С. 92 - 98.

3. Свойства эпоксиполимеров на основе окта[1-(2-глицидилоксиэтокси)этилового]эфира сахарозы / Ю.С. Кочергин, В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов // Вопросы химии и химической технологии. 2007. № 6. с. 111-115.

4. Свойства эпоксидных полимеров на основе производных винилокса/ Ю.С. Кочергин, Н.А. Недоля, В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Б.А. Трофимов // Вопросы химии и химической технологии. 2008. № 1. С. 105-111.

5. Свойства эпоксидных полимеров на основе винилокса и дифенилолпропана / Ю.С. Кочергин, В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов // Вопросы химии и химической технологии. 2008. № 3. С. 53-60.

6. Морозостойкие эпоксидные композиции для ремонта и герметизации / В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Ю.С. Кочергин, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2008. № 4. С. 11 - 14.

7. Свойства композиционных материалов на основе эпоксидированных производных 2-винилоксиэтоксиметилоксирана / Ю.С. Кочергин, В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов // Клеи, герметики, технологии. 2008. № 5. С. 2 - 11.

8. Properties of epoxy polymers based on okta[1-(2-glycidyloxyethyloxy)ethyl]ester of saccharose (OGEES) / V.V. Shologon, T.I. Grigorenko, N.A. Nedolya, B.A. Trofimov, Ju.S. Kochergin // Тези доповідей IV Українсько-Польської наукової конференції „Полімери спеціального призначення”. Дніпропетровськ, 11-14 вересня 2006. С. 131.

9. Морозостойкие эпоксидные композиции / В.В. Шологон, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов, Ю.С. Кочергин // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях. Материалы 7-ой международной промышленной конференции, 12 - 16 февраля 2007 г., п. Славское, Карпаты. Киев: УИЦ «Наука, техника, технология». 2007. С. 222 - 223.

10. Исследование полиоксипропилендиамина в качестве отвердителя эпоксидных смол/ В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, В.В. Золотарева, Ю.С. Кочергин // Композиционные материалы в промышленности: материалы Двадцать седьмой международной конференции, 28 мая - 1 июня 2007 г., Ялта. Киев: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2007. С. 98 - 100.

11. Свойства смесей эпоксиполимеров на основе окта(1-(2-глицидилоксиэтокси)этилового эфира сахарозы и дефенилолпропана/ Ю.С. Кочергин, В.В. Шологон, Т.И. Григоренко, Н.А. Недоля, Б.А. Трофимов// Сучасні проблеми фізичної химії: матеріали ІІІ Між нар.конф., м. Донецьк, 31 серпня - 3 верес. 2007 р. / Відп. ред. О.М. Шендрик. Донецьк, 2007. С. 133 - 134.

12. Эластичные эпоксидные композиции для соединения и герметизации хрупких диэлектриков/ В.В. Шологон, Н.А. Недоля, Т.И. Григоренко, Ю.С. Кочергин // Тези доповідей Одинадцятої української конференції з високомолекулярних сполук, Дніпропетровськ, 1 - 5 жовтня 2007 р. Дніпропетровськ, 2007. С. 236.

13. Регулирование свойств эпоксидных полимеров на основе винилокса и дифенилолпропана путем смешения со смолой ЭД-20 / В.В. Шологон, Ю.С. Кочергин, Н.А. Недоля // Композиционные материалы в промышленности: материалы Двадцать восьмой международной конференции, Ялта. Киев: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2008. С. 139-143.

АНОТАЦІЯ

Шологон В.В. Морозостійкі клеї на основі епоксидованих похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів. ДВНЗ "Український державний хіміко-технологічний університет", Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена розробці морозо-, хімстійких клейових і герметизуючих композицій на основі системного дослідження нового класу епоксидних смол - епоксидованих похідних 2-(вінілокси)етоксиметилоксирану.

Встановлено, що затверджені смоли на основі 2-(вінілокси)етоксиметил-оксирану в порівнянні зі смолою ЕД-20 характеризуються істотно меншими значеннями когезійної міцності, твердості й температури склування та набагато більшою деформацією при розриві при порівняному рівні адгезійної міцності і роботи руйнування. Величини параметрів залежать від хімічної будови смол і зростають у ряду: смоли на основі алифатичних діолів>смоли, які містять полярний зв'язок>смоли, які містять ароматичні ядра або аліфатичні цикли.

Показано, що змішування епоксидних смол на основі 2-(вінілокси)етокси-метилоксирану зі смолою ЕД-20 істотно підвищує комплекс деформаційно-міцнісних, адгезійних і теплофізичних властивостей, збільшує морозо-, водо- і хімстійкість, а також працездатність композиційних матеріалів в умовах розвитку процесів релаксації напруження й повзучості. Величина ефекту залежить від хімічної будови смоли і твердника, температури і часу затвердження. Виявлено області концентрацій, у яких спостерігається ефект композиційного синергізму.

На основі проведених досліджень розроблений епоксидний клей марки УП-10-04М з підвищеною статичною і динамічною адгезійною міцністю, водо-, хімстійкістю, більш широким інтервалом працездатності як в області низьких, так і високих температур, поліпшеними діелектричними властивостями.

Ключові слова: епоксидні полімери, 2-(вінілокси)етоксиметилоксиран, зміцнення, фізико-механічні, релаксаційні, адгезійні властивості, морозо-, хімстійкість, клеї.

АННОТАЦИЯ

Шологон В.В. Морозостойкие клеи на основе эпоксидированных производных 2-(винилокси)этоксиметилоксирана. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 - технология полимерных и композиционных материалов. ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет», Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена разработке морозо-, химстойких клеевых и герметизирующих композиций на основе системного исследования нового класса эпоксидных смол - эпоксидированных производных 2-(винилокси)-этоксиметилоксирана.

Установлено, что отвержденные смолы на основе производных 2-(винил-окси)этоксиметилоксирана в сравнении с эпоксиполимерами на основе эпоксидной смолы ЭД-20 характеризуются существенно меньшими значениями когезионной прочности, жесткости и температуры стеклования и намного большей деформацией при разрыве при сопоставимом уровне адгезионной прочности и работы разрушения. Величины параметров прочности, теплостойкости, модуля упругости зависят от химического строения смол на основе 2-(винилокси)этоксиметилоксирана и режима отверждения и возрастают в ряду: смолы на основе алифатических диолов > смолы, содержащие полярную связь > смолы, содержащие ароматические ядра или алифатические циклы.

Установлено, что введение дисперсных наполнителей позволяет ощутимо повысить адгезионную и когезионную прочность, модуль упругости и температуру стеклования эпоксиполимеров на основе 2-(винилокси)-этоксиметилоксирана, однако при этом резко уменьшаются работа разрушения и деформация при разрыве.

Показано, что смешение смол на основе производных 2-(винилокси)-этоксиметилоксирана со смолой ЭД-20 существенно повышает комплекс деформационно-прочностных, адгезионных и теплофизических свойств, увеличивает водо- и химстойкость композиционных материалов. Выявлены области концентраций, в которых наблюдается эффект композиционного синергизма, благодаря чему величины показателей прочности и жесткости смесей ощутимо превосходят аналогичные параметры индивидуальных компонентов смеси. При этом наблюдается резкое уменьшение интенсивности в-перехода на температурных зависимостях тангенса угла механических потерь, и замедляются процессы релаксации напряжения и ползучести.

Установлено, что в очень широком интервале температур ниже 273 К полимеры на основе 2-(винилокси)этоксиметилоксирана и их смеси со смолой ЭД-20 существенно превосходят эпоксиполимеры на основе базовой смолы ЭД-20 по величине прочности, модуля упругости и работе разрушения, что свидетельствует об их большей морозостойкости.

На основе проведенных исследований разработан эпоксидный клей марки УП-10-04М с повышенной статической и динамической адгезионной прочностью, водо-, химстойкостью, более широким интервалом работоспособности как в области низких, так и высоких температур, улучшенными диэлектрическими свойствами, что обеспечило эффективность его применения в электротехнике для герметизации трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, в строительстве при устройстве монолитных наливных полов и при остеклении кузова автомобилей.

Ключевые слова: эпоксидные полимеры, 2-(винилокси)этоксиметил-оксиран, упрочнение, физико-механические, релаксационные, адгезионные свойства, морозо-, химстойкость, клеи.

THE SUMMARY

Shologon V.V. Freeze-resistant glues based on epoxydized derivatives of 2-(vyniloxy) ethoxymethyloxyran. The manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.17.06 - technology of polymeric and composite materials. State High Study Institution «The Ukrainian State chemistry-technological University», Dnepropetrovsk, 2008.

The dissertation is devoted to definition of scientifically proved approaches to development high-strength, freeze, impact, chemical resistant glues on the basis of a new class of epoxy resins, which ancestor is 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran ("vynilox").

It is established, that cured resins based on 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran in comparison with epoxy polymers on the basis of industrial resin ED-20 are characterized by essentially smaller values of cohesion strength, rigidity and glass temperature at a comparable level of adhesive strength and work of destruction and much greater deformation ability. Sizes of parameters of strength, heat resistance, the module of elasticity depend on a chemical structure of resins based on 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran and grow at consecutive transition from aliphatic resin to resins, which contain polar connection and aromatic nucleus.

It is established, that introduction of disperse fillers allows to increase perceptibly adhesion and cohesion strength, the module of elasticity and glass temperature of epoxy polymers on a basis of 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran.

It is shown, that mixture of epoxy resins on a basis of 2-(vyniloxy)ethoxy-methyloxyran with the resin ED-20 essentially increases a complex of deformation-strength, adhesive and heat physical properties, increases water and chemical resistance and also workability of composite materials in conditions of development of processes of a stress relaxation and creep. The size of effect depends on a chemical structure of resins, type of a hardener, temperature and cure time. Areas of concentration in which the effect of composite synergetic properties is observed are revealed.

It is established, that in very wide interval of temperatures, which are lower then 273 K polymers on a basis 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran and their mixes with resin ED-20 essentially surpass epoxy polymers based on initial ED-20 resin, on size of strength, the module of elasticity and work of destruction that testifies to their greater freeze resistance.

On the basis of the carried out researches it is developed epoxy glue of mark УП-10-04М with the improved static and dynamic adhesive strength, water, chemical resistance, wider interval of workability as in the field of low, and high temperatures, the improved dielectric properties that has provided efficiency of its application in the electrical engineer for sealing of current transformers and voltage transformers as well as in construction industry for monolithic floors and for glazing of bodies of automobiles.

Key words: epoxy polymers, 2-(vyniloxy)ethoxymethyloxyran, hardening, physicomechanical, relaxation, adhesive properties, freeze-, chemical resistance, glues.

Размещено на Allbest.ru