WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Силанмодифицированный этиленпропилендиеновый каучук и адгезионные композиции на его основе

На правах рукописи

ШАСТИН ДМИТРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

СИЛАНМОДИФИЦИРОВАННЫЙ

ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНДИЕНОВЫЙ КАУЧУК И АДГЕЗИОННЫЕ

КОМПОЗИЦИИ НА ЕГО ОСНОВЕ

05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань – 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КНИТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Вольфсон Светослав Исаакович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Галимов Энгель Рафикович доктор химических наук, профессор Нефедьев Евгений Сергеевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», г. Волгоград

Защита состоится «14»декабря 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.01 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д.68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Казанского национального исследовательского технологического университета Автореферат разослан 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Е.Н. Черезова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Этиленпропилендиеновые каучуки одни из наиболее востребованных каучуков как специального, так и общего назначения. Рост объемов потребления этих каучуков связан с отличной совокупностью таких свойств как: высокая стойкость к озонному и тепловому старению, стойкость к действию кислот и щелочей, способность к высокому наполнению. СКЭПТ традиционно применяют при производстве РТИ, получении смесевых и динамически вулканизованных термоэластопластов.

На сегодняшний день на мировом рынке представлено большое разнообразие типов и марок СКЭПТ, отличающихся составом и свойствами. Одним из отечественных производителей СКЭПТ является ОАО «Нижнекамскнефтехим», однако производимый каучук не обеспечивает в полной мере потребность внутреннего рынка. На увеличение спроса отечественного СКЭПТ может повлиять расширение областей его применения.

Развитие российского рынка клеящих составов мастичного типа для укладки мягких кровель, обусловленное увеличением потребления полимерных рулонных кровельных материалов, таких как EPDM мембраны, определяет разработку недорогих клеящих и гидроизоляционных мастик с улучшенными атмосферостойкостью и адгезионными свойствами. СКЭПТ, как каучук с высоким сопротивлением атмосферным воздействиям, обусловленное полной насыщенностью основной цепи, является привлекательным для получения подобных составов. Однако не удовлетворительная адгезия к различным субстратам затрудняет его применение в этой области.

Решением проблемы повышения адгезии СКЭПТ к различным субстратам может стать его химическая модификация. Известно, что для повышения адгезионных характеристик эластомеров используют различные модифицирующие агенты, которые способствуют образованию в структуре эластомера реакционноспособных функциональных групп. Одними из наиболее широко используемых в настоящее время модификаторов полимеров является бифункциональные органосиланы, которые применяют, в основном, в качестве сшивающих агентов, агентов сочетания и промоторов адгезии.

Проведенные ранее работы по модификации СКЭПТ силанами были ориентированы на улучшение потребительских свойств материалов на его основе, применяемых в кабельной, автомобильной промышленности и направлены на улучшение диэлектрических и физико-механических свойств. В настоящее время адгезионные свойства силанмодифицированного СКЭПТ изучены недостаточно. С этой точки зрения модификация СКЭПТ бифункциональным органосиланом является актуальной задачей, решение которой может привести к увеличению таких показателей как: адгезионная прочность и термостойкость.

Целью данной работы явилось получение силанмодифицированного СКЭПТ и разработки на его основе клеевых композиций с улучшенными адгезионными свойствами.

Для решения поставленной цели решались следующие задачи:

1)разработка рецептурно-технологических параметров получения влагоотверждаемой композиции на основе каучука СКЭПТ, модифицированной функциональным органосиланом;

2)исследование влияния силанольной модификации на адгезионные свойства и термостабильность СКЭПТ;

3) исследование влияния адгезионных добавок и наполнителей на адгезионные и прочностные свойства композиций на основе силанмодифицированного СКЭПТ;

4) разработка клеевых композиций на основе силанмодифицированного СКЭПТ.

Научная новизна Установлен механизм повышения адгезионной прочности силанмодифицированного СКЭПТ к субстратам различной природы заключающийся в том, что в результате силанольной модификации каучука СКЭПТ помимо химического взаимодействия силанольных групп модифицированного каучука с поверхностью субстратов, происходит увеличение основности поверхностного слоя каучука, что приводит к усилению межфазного взаимодействия на границе адгезив-субстрат.

Практическая ценность На ЗАО «КВАРТ» проведены опытнопромышленные испытания разработанной клеевой композиции мастичного типа на основе силанмодифицированного СКЭПТ. Результаты испытаний показали, что по общему комплексу свойств разработанный клеевой состав превосходит промышленно производимые аналоги и может быть рекомендован к промышленному производству.

Апробация работы и публикации Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: IV СанктПетербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах», (Санкт-Петербург, 2008);

XVIII Менделеевском съезде по прикладной и общей химии «Достижения и перспективы химической науки» (Москва, 2007); Юбилейной научнометодической конференции «IV Кирпичниковские чтения» (Казань, 2008);

Воскресенских чтениях «Полимеры в строительстве» (Казань, 2009); XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследования свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений «V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009); II Всероссийской научно-технической конференции «Каучук и резина – 2010» (Москва, 2010); V Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры - 2010»

(Москва, 2010); VII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Прага, 2011).

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи по перечню ВАК и тезисов докладов.

Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 120 страницах и состоит из введения, трех глав (литературный обзор, экспериментальная часть, обсуждение результатов), выводов и списка литературы, состоящего из 158 наименований, приложения. Работа иллюстрирована 25 рисунками и содержит 24 таблицы.

Автор приносит глубокую благодарность к.т.н. Макарову Т.В. за помощь в определении направления исследования, проведении экспериментов и обсуждении результатов работы.

Основным объектом исследования в работе явился этиленпропилендиеновый каучук (СКЭПТ-70ЭНБ, производства ОАО «Нижнекамскнефтехим», Россия); в качестве модификатора был использован винилтриэтоксисилан, (ВТЭС, ОАО «Пента – 91», Россия); в качестве инициатора образования радикалов в процессе модификации применялся пероксид дикумила (Percadox BC-FF, AkzoNobel Corporate, Нидерланды); в качестве катализатора конденсации использовался дибутилоловодилаурат, (Tegokat 218, Goldschmidt Catalysts, США).

Адгезионными добавками являлись: Триметилолпропан триметакрилат (Bisomer TMPTMA, продукт компании Cognis, Германия); «Паволан», продукт сополимеризации альфа-олефинов и малеинового ангидрида, производства ОАО «Фосфорос», Россия; радиационный деструктат бутилкаучука Р-5, производства ОАО «КЗСК», Россия.

В качестве наполнителей использовали: технический углерод марки Пмел, кремнекислотные наполнители: Росил-175, БС-100.

Получение резиновых смесей осуществляли на пластикордере PL- фирмы «Брабендер» (Германия). Режим приготовления модифицированной силаном композиции определялся следующими технологическими параметрами: скорость вращения роторов смесителя – 60 об/мин., температура смешения – 160 °С, время смешения – 12 мин.

Для исследования структуры и свойств композитов применялись инфракрасная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс, термический механический анализ, динамический механический анализ, дифференциальносканирующая калориметрия и термогравиметрический анализ, электронная микроскопия, исследование адгезии эластомерных композиций к различным субстратам проводили по ГОСТ 209-75, 14759-69. Проводились стандартные испытания физико-механических свойств эластомерных материалов по ГОСТ 270-75.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Модификация этиленпропилендиенового каучука винилтриэтоксисиланом Процесс получения силанмодифицированного этиленпропилендиенового каучука можно разделить на два основных этапа: прививку силана к каучуку с образованием силанольных подвесок и проведение процессов гидролиза и каталитической конденсации алкоксильных групп органосилана, итогом которых является образование поперечных силанольных связей в матрице каучука. Схема силанольной модификации этиленпропиленового каучука представлена на рис.1.

Рис.1. Схема силанольной модификации СКЭПТ Прививка винилтриэтоксисилана к макромолекуле СКЭПТ осуществляется по органической функциональности силана при наличии свободных радикалов в системе. Инициатором образования радикалов является пероксид дикумила (ПДК). Поскольку переизбыток ПДК в системе может привести к нежелательной пероксидной сшивки каучука важным являлось определение количества пероксида необходимого для прививки силана. Для этого были определены упруго-прочностные свойства композиций с различным содержанием ПДК в СКЭПТ (Рис. 2).

Из представленных данных на рис. 2 видно, что прочность при разрыве и относительное удлинение композиций начинает расти при содержании ПДК выше 0,2 масс.ч., что связано с появлением поперечной сшивки в системе. Экспериментальные данные, полученные методом золь-гель анализа показали, что содержание ПДК в каучуке выше 0,2 масс.ч. приводит к образованию геля в смеси, что является подтверждением появления поперечных связей в структуре каучука. Основываясь на полученных данных, интересным представлялось изучить влияние 0,2 масс.ч. ПДК на структуру СКЭПТ, для чего был применен метод ЯМР 13C спектроскопии. На рис.3 представлены ЯМР спектры СКЭПТ и СКЭПТ с 0,2 масс.ч. ПДК.

Рис.3. ЯМР спектры а) СКЭПТ, б) СКЭПТ с 0,2 масс.ч. ПДК Из рис. 3 б) видно, что в спектре СКЭПТ с ПДК исчезают сигналы в области 132 и 137 м.д., свидетельствующие о полном исчезновении двойной связи ЭНБ в каучуке.

Следуя полученным экспериментальным данным принимаем содержание ПДК, необходимого для прививки силана к каучуку, равным 0,2 масс. ч.

на 100 масс. ч. каучука.

Следующим этапом определяли необходимое количество органосилана для образования поперечной силанольной сшивки в структуре СКЭПТ. Для чего в композициях на основе СКЭПТ с содержанием 0,2 масс.ч. ПДК варьировали дозировку винилтриэтоксисилана (ВТЭС) в количестве от 1масс.ч. до 5 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука. Время гидролиза при 95°С составляло 20 часов. В качестве катализатора конденсации применяли дибутилоловодилаурат (ДБТЛО) в количестве 0,1 масс.ч. Экстракцию непрореагировавшего силана модифицированных образцов проводили на приборе Сокслете в среде ацетона. Наличие силанольной сетки определяли по данным золь-гель анализа. Из данных рис. 4 видно, что при повышении до 2 масс.ч. ВТЭС увеличивается плотность химически связанных цепей сетки (хим). При дальнейшем повышении концентрации силана хим не изменяется. Исходя из того, что в СКЭПТ с 0,2 масс.ч. ПДК не образуется геля можно предположить, что дальнейшая сшивка идет по силанольным группам.

Рис. 4. Влияние количества силана Рис. 5. Кинетика процесса силана густоту сетки композиции нольной сшивки СКЭПТ Для определения оптимального времени процесса гидролиза исследовали кинетику образования силанольных связей в структуре СКЭПТ. Из данных рис. 5 следует, что максимальное содержание геля в силанмодифицированном СКЭПТ достигается после 5 часов отверждения и составляет 28,2 %.

Дальнейшее увеличение времени гидролиза не ведет к увеличению содержания геля.

Для подтверждения образования химических силанольных связей в структуре каучука был использован метод ИК-спектрометрии (Рис. 6).

Спектральный анализ исследованных композиций показал, что в отличие от спектров 1-3 в спектре силанмодифицированного СКЭПТ (спектр№4) наблюдается появление полосы поглощения в области 1020 – 1090 см, что соответствует волновым колебаниям связи Si-O-Si. Появление нового пика в спектре модифицированного СКЭПТ подтверждает факт силанольной сшивки каучука.

Таким образом, в табл. 1 и табл. 2 представлены рецептурнотехнологические параметры получения силанмодифицированного каучука СКЭПТ.

параметры получения силанмоди- силанмодифицированного СКЭПТ фицированного СКЭПТ Температура смешения, °С роторов смесителя, об/мин Конденсация при 80°С, мин Определение адгезионных свойств силанмодифицированного каучука Поскольку ВТЭС является не только сшивающим агентом различных систем, но и промотором адгезии, представлялось интересным установить влияние силана на адгезионные свойства каучука СКЭПТ. Адгезию силанмодифицированного СКЭПТ исследовали к различным субстратам, таким как дюраль, сталь, стекло и резина (образец рулонного кровельного материала на основе СКЭПТ). С целью изучения влияния температуры на адгезионные свойства силанмодифицированного СКЭПТ исследовали его адгезию до и после термического старения. Исследуемые образцы подвергали термическому старению в воздушной среде при температуре 120°С в течении часов. В качестве контрольных образцов были приняты исходный каучук СКЭПТ, СКЭПТ с ПДК из расчета 0,2 масс.ч. ПДК на 100 масс.ч. каучука.

Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Адгезионные свойства модифицированного СКЭПТ к различным материалам до и после термостарения.

*- до / после термостарения Приведенные данные свидетельствуют о том, что адгезия силанмодифицированного СКЭПТ к субстратам увеличивается к стеклу в 2 раза, к резине на 50%, к дюралю на 38%, к стали на 19%. Основываясь на химической теории адгезии, лежащей в основе интерпретации адгезионного взаимодействия органосиланов с поверхностью субстратов, адгезионная прочность силанмодифицированного СКЭПТ к субстрату тем выше, чем больше реакционноспособных групп на поверхности субстрата, способных вступать в реакцию с образованием химических связей.

Стоит отметить, что при исследовании адгезии образца силанмодифицированного СКЭПТ к резине характер разрушения меняется с адгезионного на когезионный.

Интересным являлся вопрос эксплуатационной устойчивости силанмодифицированного СКЭПТ. Известно, что основным фактором, определяющим долговечность резин на основе высоконасыщенных каучуков в условиях атмосферы, является их поведение при термическом старении. С целью определения термической стойкости силанмодифицированного СКЭПТ исследовали его адгезию к субстратам после термостарения. Видно (табл. 3), что адгезия образцов к субстратам на основе исходного СКЭПТ и СКЭПТ с ПДК заметно увеличилась. Основываясь на реологической теории адгезии, которая предполагает образование прочной адгезионной связи между адгезивом и субстратом вследствие проникновения адгезива в поры и шероховатости субстрата, можно предположить, что при длительном термическом воздействии увеличение адгезии образцов СКЭПТ и СКЭПТ с ПДК может быть обусловлено переходом композиций в вязко-текучее состояние, в результате которого происходит затекание каучука в многочисленные микропоры и неровности поверхности субстратов. В случае термостатирования силанмодифицированного СКЭПТ адгезионные свойства к субстратам увеличились незначительно, что связано с наличием вулканизационной сетки в структуре каучука. Это ограничивает текучесть композиции при тепловом воздействии и процессы заполнения микропор поверхности субстратов реализуются в меньшей степени.

В повышение адгезии модифицированного силаном СКЭПТ к исследованным субстратам также может вносить вклад и кислотно-основное взаимодействие между адгезивом и субстратом.

Метод определения поверхностной кислотности (основности) адгезива и субстрата, основан на измерении контактных углов смачивания исследуемой поверхности семью тестовыми жидкостями. Получаемые по данному методу результаты позволяют на основе геометрических представлений рассчитать величины свободной поверхностной энергии (СПЭ) и параметр кислотности (D). Параметр кислотности, дает информацию о кислотно-основных свойствах изучаемой поверхности, а, следовательно, и о возможности вступать в кислотно-основное взаимодействие в адгезионном соединении. В соответствии с полученными экспериментальными данными поверхностных характеристик субстратов и исследуемых эластомерных композиций были определены энергетические характеристики поверхности и параметры кислотности СКЭПТ, силанмодифицированного СКЭПТ и применяемых в работе субстратов (табл. 4).

Таблица 4 – Поверхностные энергетические характеристики и параметры кислотности исследуемых композиций Полученные результаты свидетельствуют о том, что все применяемые в эксперименте субстраты обладают большим значением СПЭ относительно значений исследуемых каучуков, что обусловлено, в основном, высоким значением кислотно-основной составляющей. Следовательно, субстраты обладают наибольшей способностью к донорно-акцепторным взаимодействиям, что свидетельствует о преобладании кислотных протонодонорных групп в поверхностном слое. Отрицательное значение параметра кислотности силанмодифицированного СКЭПТ указывает о преобладании в поверхностном слое акцепторов протона. С точки зрения кислотно-основной теории адгезии именно силанмодифицированный СКЭПТ будет формировать более прочные адгезионные соединения с субстратами. Для корректной оценки адгезионной способности используют понятие приведенного параметра кислотности:

Увеличение приведенного параметра свидетельствует о повышении разницы в функциональностях между исследуемыми каучуками и субстратами и указывает на возможность усиления донорно-акцепторного и адгезионного взаимодействия.

Исходя из этого, можно рассчитать величину D для субстратов, исходного и силанмодифицированного СКЭПТ (табл. 5).

Таблица 5 - Приведенный параметр кислотности для исследуемых По результатам расчетов видно, что силанмодифицированный СКЭПТ обладает большим значением приведенного параметра кислотности относительно исходного СКЭПТ. Полученные данные указывают на влияние силанольной модификации на поверхностные энергетические характеристики, приводящее к увеличению межфазного взаимодействия с субстратами.

С помощью сканирующей электронной спектроскопии (СЭМ) изучено влияние силанольной модификации на морфологию поверхности СКЭПТ.

Полученные микрофотографии (СЭМ) представлены на рис. 7.

Рис. 7. Микрофотографии СЭМ а)СКЭПТ; б) СКЭПТ после выдержки в воде при t=95 °C в течении 5 ч.; в)СКЭПТ с привитым силаном;

г)силанмодифицированного СКЭПТ По данным рис. 7 видно, что шереховатость поверхности, определяемая по пику гистограмм увеличивается, а распределение по высоте пиков шероховатости сужается в ряду: силанмодифицированный СКЭПТ СКЭПТ с привитым силаном СКЭПТ. Более развитая структура поверхности силанмодифицированного СКЭПТ предполагает лучшее сцепление с поверхностью субстратов.

Исследование термостойкости силанмодифицированного СКЭПТ Для изучения поведения силанмодифицированного СКЭПТ под воздействием температуры применяли различные методы термического анализа, такие как: термомеханический анализ (ТМА), динамический механический анализ (ДМА), синхронный термический анализ (СТА) и дифференциальносканирующую калориметрию (ДСК). Влияние температуры на деформационное поведение СКЭПТ и силанмодифицированного СКЭПТ изучали методом термомеханического анализа (ТМА) в статическом режиме. Данные представлены на рис. 8.

Рис. 8. Термомеханические кривые, где 1 – СКЭПТ, 2 – силанмодифицированный СКЭПТ.

Полученные ТМК свидетельствуют о том, что в области низких температур для образца силанмодифицированного СКЭПТ характерно увеличение деформируемости. Это может быть связано с наличием в структуре силанмодифицированного СКЭПТ поперечных связей Si – O – Si, имеющих более высокую подвижность по сравнению с основной цепью каучука. При нагревании выше температуры 50 °С наблюдается снижение деформируемости силанмодифицированного образца, что может быть обусловлено наличием слабой вулканизационной сетки, снижающей долю пластической деформации в образце.

Для исследования упруго-релаксационных свойств силанмодифицированного СКЭПТ применяли метод ДМА. Результаты представлены на рис. и рис. 10.

Рис.9. Зависимости модуля упругости (Е) и модуля потерь (Е) от температуры композиций, где (······) – СКЭПТ, ( · · ) – СКЭПТ+ 0, масс.ч. ПДК, (- - - - ) – СКЭПТ с привитым силаном, (—) – силанмодифицированный СКЭПТ Из рис. 9 видно, что интенсивность пика модуля потерь образцов уменьшается в следующем ряду: СКЭПТ СКЭПТ+ПДК СКЭПТ с привитым силаном силанмодифицированный СКЭПТ. Можно отметить, что образец силанмодифицированного СКЭПТ в меньшей степени способен к рассеиванию энергии, переданной ему в результате внешнего воздействия.

Рис. 10. Зависимости tg от температуры композиций, где (······) – СКЭПТ, ( · · ) – СКЭПТ+ 0,2 масс.ч. ПДК, (- - - - ) – СКЭПТ с привитым силаном, (—) – силанмодифицированный СКЭПТ Из данных рис. 10 видно, что пик тангенса угла механических потерь образца силанмодифицированного СКЭПТ, характеризующий температуру стеклования, смещен относительно пиков контрольных образцов на 10 °С в сторону более низких температур, что обусловлено более высокой подвижностью системы в области низких температур. Кроме того, значение tan образца силанмодифицированного СКЭПТ выше значений tan контрольных образцов.

Влияние поперечной силанольной сшивки на термостабильность каучука исследовали методом СТА, который представляет собой совместное использование двух методов анализа: дифференциально-сканирующую калориметрию (ДСК) и термогравиметрический метод анализа (ТГА). Данные представлены на рис. 11.

Рис. 11. Кривые ДСК/ТГА, где 1 - СКЭПТ, 2 - СКЭПТ с ПДК, 3 - силанмодифицированный СКЭПТ.

Из данных рис. 11 определяли температуры начала деструкции, потери 10% (Т10%) и 50% (Т50%) массы образца. Результаты приведены в табл. 6.

Таблица 6 – Данные СТА Температура начала Из приведенных данных следует, что лучшей термической стабильностью обладает силанмодифицированный СКЭПТ. Температура начала деструкции образца модифицированного СКЭПТ выше на 50°С. Причиной повышения термостойкости силанмодифицированного СКЭПТ является высокая энергия связей Si-O (в среднем 450 кДж/моль против 360 кДж/моль для связи С-С в карбоцепных полимерах), образованных в результате сшивки силаном макромолекул каучука. Полярность силанольной связи (0,7 – 0,8 Д) также превосходит полярность связи - С- С- (0,6 Д). Более высокие полярность и энергия связи затрудняют ее гомолитическое расщепление с образованием свободных радикалов.

Термическая стабильность была также подтверждена методом ДСК в изотермическом режиме при 180°С (рис. 12).

По кривым ДСК, представленным на рисунке 10 видно, что большей термической стабильностью обладает силанмодифицированный СКЭПТ.

Так, начало термического разложения модифицированного СКЭПТ зафиксировано на 230 минуте нагрева образца, в то время как исходный СКЭПТ проявляет стойкость к действию температуры в течение 140 минут.

Таким образом, в ходе проведенных экспериментов по определению влияния органосилана на термостабильность СКЭПТ, выявлено, что с образованием поперечной силанольной сшивки в структуре СКЭПТ расширяется диапазон рабочих температур: в области высоких температур на 50°С и в области низких температур на 10°С.

Разработка рецептур клеевых составов мастичного типа на основе СКЭПТ не находит применения для получения герметиков и мастик в связи с неудовлетворительной адгезией к различным субстратам. Композициям на основе силанмодифицированного СКЭПТ свойственны повышенные адгезионные свойства, что определяет возможность получения клеевых материалов на его основе.

Известно, что для увеличения адгезионных свойств в полимеры вводят функциональные добавки. Исследовалось влияние триметилолпропан триметакрилата (ТМРТМА), добавки «Паволан», а также деструктата бутилкаучука на адгезионные свойства силанмодифицированного СКЭПТ. Определено влияние дозировки каждой из добавок на адгезию композиций на основе силанмодифицированного СКЭПТ. На основании проведенных исследований разработана рецептура композиции (табл. 7). Установлено (рис.13), что данная адгезионная композиция повышает адгезию к стеклу в 3,3 раза, резине в 3,2 раза, дюралю и стали в 2,2 раза.

Таблица 7 – Рецептура композиции на основе силанмодифицированного Рис. 13. Влияние адгезионных добавок на адгезионную прочность силанмодифицированного СКЭПТ к а) стали, дюралю, стеклу; б) резине где — адгезионный характер отрыва, --- когезионный характер отрыва Большое влияние на свойства герметиков и герметизирующих мастик оказывают наполнители. Необходимость ввода наполнителей в маточные резиновые смеси объясняется возможностью удешевления, а также повышением теплостойкости и механических свойств конечного продукта. Исследовалось влияние типа и содержания наполнителя на адгезионные характеристики композиции на основе силанмодифицированного СКЭПТ. В качестве наполнителей применялись: мел, технический углерод марки П-234, кремнекислотные наполнители Росил-175 и белая сажа марки БС-100. Определены оптимальные содержания применяемых наполнителей с достижением максимальной адгезии к субстратам композиций на основе силанмодифицированного СКЭПТ. В табл. 8 приведены рецептуры наполненных композиций на основе силанмодифицированного СКЭПТ в присутствии адгезионных добавок.

Таблица 8 – Рецептуры резиновых смесей В табл. 9 приведены значения и процент увеличения адгезии резиновых смесей на основе силанмодифицированного СКЭПТ относительно смесей на основе не модифицированного СКЭПТ к поверхности субстратов.

Таблица 9 - Адгезионная прочность композиций к дюралю, стали, Композиция Проч. Адгезия Увелич. Адгезия Увелич. Адгезия Увелич. Адгезия Увелич.

композиции на основе СКЭПТ / композиции на основе силанмодифицированного СКЭПТ Как видно из табл. 9 максимальной адгезией к субстратам обладают композиции, наполненные мелом и техническим углеродом (композиции 1, 2). Более низкая адгезия композиций, наполненных КН может быть объяснена увеличением когезионной прочности в результате химического взаимодействия органических функциональных групп силана с поверхностью кремнекислотных наполнителей.

В результате проведенных исследований были разработаны рецептуры клеевого состава, которые могут найти применение в качестве кровельных и гидроизоляционных материалов. На основе выбранных рецептур эластомерных композиций с наилучшими адгезионными свойствами готовили клеевые композиции. Клеевая композиция представляла собой 30% раствор резиновой смеси в нефрасе С4 (уайт-спирит).

Основные технические характеристики материалов представлены в табл. 10.

Таблица 10 – Характеристики разработанных материалов и Наименование Гермабутил Унимаст – У Разработанная Разработанная Разработанная

СКЭПТ СКЭПТ

Содержание ва, % по массе не менее рыве, МПа Относительное Прочность сцепления с основанием после термостарения в воде (Т=80°С, 72 часа), МПа Прочность сцепления с основанием после термостарения (Т-150°С, 72 часа), МПа Таким образом, разработаны рецептуры для получения клеевых композиций, отверждающихся в условиях атмосферы, превосходящие по свойствам промышленно выпускаемые аналоги.

Полученные клеевые составы были испытаны на ЗАО «Кварт» и рекомендованы для применения в качестве мастик для укладки полимерных рулонных кровельных материалов и в качестве гидроизоляционных составов.

Улучшенные адгезионные и прочностные характеристики придают конкурентоспособные свойства мастикам на рынке строительных материалов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны рецептурно-технологические параметры получения модифицированного винилтриэтоксисиланом этиленпропилендиенового каучука. Исследованы его структура, упруго-прочностные и адгезионные свойства.

2. Установлено, что результатом силанольной модификации СКЭПТ является повышение его адгезионной прочности к стеклу в 2 раза, к резине на 50%, к дюралю на 38% и к стали на 19%.

3. Выявлено, что образованная в результате модификации поперечная силанольная сшивка влияет на расширение диапазона рабочих температур СКЭПТ. Установлено, что высокая энергия и полярность связи Si – O – Si являются причиной увеличения термической стойкости силанмодифицированного СКЭПТ на 50°С, а подвижность поперечных силанольных связей приводит к увеличению морозостойкости на 10°С по сравнению с немодифицированным СКЭПТ.

4. Установлено влияние функциональных добавок и наполнителей на адгезионные свойства эластомерных композиций на основе деструктированного БК и смолы «Паволан» ведет к увеличению адгезии к стеклу в 3,3 раза, к резине в 3,2раза, дюралю и стали в 2,2 раза. Разработаны наполненные композиции на основе силанмодифицированного СКЭПТ.

Установлено, что композиции, наполненные мелом и ТУ обладают лучшими адгезионными свойствами по сравнению с композициями, наполненными кремнекислотными наполнителями.

5. Разработанные клеевые составы мастичного типа на основе силанмодифицированногоо СКЭПТ испытаны на ЗАО «КВАРТ» и рекомендованы к промышленному внедрению в качестве материалов для гидроизоляции крыш и фундаментов зданий, а также для приклеивания рулонных кровельных материалов на основе СКЭПТ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК для размещения 1. Шастин, Д.А. Модификация этиленпропилендиенового каучука бифункциональным органосиланом с целью повышения адгезионных свойств / Д.А Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Каучук и резина. – 2010. – №3.

– С.36-38.

2. Шастин, Д.А. Возможность расширения областей применения этиленпропилендиенового каучука путем его направленной модификации / Д.А. Шастин, А.Р. Галимзянова, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Строительные материалы. – 2010. - №6. - С.68-70.

3. Шастин, Д.А. Влияние модификации тройного этиленпропиленового каучука на физико-механические свойства резин / Д.А. Шастин, Макаров Т.В., С.И. Вольфсон // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. - №10. – С.257-261.

4. Шастин, Д.А. Исследование структуры силанмодифицированного СКЭПТ термическими методами анализа / Т.В.Макаров, Д.А. Шастин, С.И.

Вольфсон // Вестник Казанского технологического университета. – 2011. С.110-114.

5. Шастин, Д.А. Модификация этиленпропиленовых каучуков с целью получения влагоотверждаемых клеевых композиций с улучшенными адгезионными свойствами / Д.А. Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Тезисы докладов II Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах».

– Санкт- Петербург, 2006. - С.81.

6. Шастин, Д.А. Получение, свойства и применение эластомерных композиций на основе каучука СКЭПТ, модифицированных силаном / Д.А.

Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон, Ю.Н. Хакимуллин // Тезисы докладов IV Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах». – Санкт-Петербург, 2008. - С.117.

7. Шастин, Д.А. Разработка полимерной композиции с улучшенными технологическими и упруго-прочностными свойствами в качестве основы для получения герметика невысыхающего типа / Д.А. Шастин, Т.В.

Макаров, С.И. Вольфсон // Тезисы докладов XII Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследования свойств, модификация и переработка ВМС» - IV Кирпичниковские чтения.– Казань: Изд-во КГТУ, 2008. - С.40.

8. Шастин, Д.А. Полимерная композиция в качестве основы герметика, применяемого для герметизации второго контура стеклопакетов / Д.А.

Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Тезисы докладов III Воскресенских чтений «Полимеры в строительстве». – Казань, 2009. - С.114.

9. Шастин, Д.А. Разработка технологии получения полимерной композиции, модифицированной силаном / Д.А. Шастин, Т.В. Макаров, С.И.

Вольфсон // Тезисы докладов XVIII Менделеевского съезда по прикладной и общей химии «Достижения и перспективы химической науки». – Москва, 2007. - С. 98.

10. Шастин, Д.А. Влияние органосилана на термостойкость и адгезионные показатели ненаполненных композиций на основе СКЭПТ / Д.А. Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Тезисы докладов XIII Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка ВМС» - V Кирпичниковские чтения. – Казань: Изд-во КГТУ, 2009. - С.151.

11. Шастин, Д.А. Модификация этиленпропилендиенового каучука бифункциональным органосиланом: получение, свойства / Д.А. Шастин, Т.В.

Макаров, С.И. Вольфсон // Тезисы докладов II Всесоюзной научнотехнической конференции «Каучук и резина 2010». - Москва, 2010. – С.245.

12. Шастин, Д.А. Модификация каучука СКЭПТ бифункциональным органосиланом с целью повышения адгезионных свойств и термостойкости / Д.А. Шастин, Т.В. Макаров, С.И. Вольфсон // Сборник тезисов V Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры – 2010». – Москва, 2010. – С.303.

13. Шастин, Д.А. Исследования структуры силанольносшитого каучука СКЭПТ-70 ЭНБ методом золь-гель анализа / Т.В. Макаров, Д.А. Шастин, С.И. Вольфсон // Материалы конференции VII Международной научнопрактической конференция «Актуальные проблемы науки». – Прага, 2011. – С.6.

Офсетная лаборатория Казанского национального исследовательского



Похожие работы:

«Ву Мань Кыонг ГОРЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ АЗО- И АЗОКСИПРОИЗВОДНЫХ ФУРАЗАНОВ И ФУРОКСАНОВ 05.17.07 - Химия и технология топлив и специальных продуктов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2009 Работа выполнена на кафедре ХТОСА Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Синдицкий Валерий Петрович Официальные оппоненты : доктор химических...»

«Хахулина Марина Александровна Разработка и стандартизация гелей на основе сухих экстрактов растительного сырья винограда культурного (Vitis vinifera L) 14.04.02 – Фармацевтическая химия, фармакогнозия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук Москва - 2010 2 Диссертационная работа выполнена в Московской Медицинской Академии им. И.М. Сеченова на кафедре общей химии стоматологического факультета. Научный руководитель : Доктор...»

«Заваровская Любовь Ивановна АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КИНЕТИКА КОАГУЛЯЦИИ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ АМОРФНОГО КРЕМНЕЗЁМА Специальность 02.00.11 коллоидная химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010 www.sp-department.ru 2 Работа выполнена на кафедре коллоидной химии химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Научный руководитель :...»

«Уварова Марина Александровна Гетерометаллические пиразолат-мостиковые комплексы 02.00.01 - неорганическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва -2011 2 Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Институте общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН доктор химических наук, профессор Научный руководитель : Нефедов Сергей Евгеньевич доктор химических наук, профессор Официальные оппоненты : Лысенко Константин...»

«Никифорова Елена Александровна Взаимодействие алициклических реактивов Реформатского с соединениями, содержащими двойную углерод-углеродную связь, активированную двумя электроноакцепторными группами Специальность 02.00.03-Органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Новосибирск - 2013 Работа выполнена на кафедре органической химии химического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения...»

«ИВАНОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА СИНТЕЗ И СВОЙСТВА СОПОЛИАМИДОЭФИРОВ НА ОСНОВЕ -ДОДЕКАЛАКТАМА, -КАПРОЛАКТАМА И ЛАКТОНОВ РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования государственный Казанский технологический университет Научный руководитель : кандидат химических наук Спиридонова...»

«СЕМЕНОВ Константин Николаевич РАСТВОРИМОСТЬ ЛЕГКИХ ФУЛЛЕРЕНОВ В ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЯХ Специальность 02.00.04 — Физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Санкт-Петербург 2010 г. www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре химической термодинамики и кинетики химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Научный руководитель : Чарыков Николай...»

«Сюбаева Венера Тахировна СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННЫХ СОПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИ-L-ЛАКТИДА 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва – 2007 год www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре аналитической, физической и коллоидной химии Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина и в Институте элементоорганических соединений имени А.Н.Несмеянова...»

«МАЛЬЦЕВ ДМИТРИЙ БОРИСОВИЧ КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ РЕАКЦИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ФОСФАБЕТАИНОВ И РЕАКЦИЙ С ИХ УЧАСТИЕМ 02.00.08 – Химия элементоорганических соединений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2007 Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных и элементоорганических соединений Химического института им. А. М. Бутлерова Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный...»

«САГДЕЕВ МАРАТ НАИЛЕВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЕХОВОЙ ОВЧИНЫ ОБЛАДАЮЩЕЙ АНТИСТАТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЧ ПЛАЗМЫ 05.19.05 – Технология кожи и меха АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2009 Работа выполнена на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов Казанского государственного технологического университета Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Абдуллин...»

«ПАНОВ АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ РЕАКЦИЯ ГИДРОКСИЭТИЛИРОВАНИЯ КАК МЕТОД ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ КРАХМАЛА Специальность 02.00.06 – высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва 2009 www.sp-department.ru Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете имени Д.И. Менделеева в УНЦ Биоматериалы Научный консультант : доктор химических наук, профессор Штильман Михаил Исаакович Официальные оппоненты :...»

«Санжиева Евгения Владимировна Пиримидинсодержащие полимеры на основе имидов ненасыщенных дикарбоновых кислот Специальность 02.00.06 - Высокомолекулярные соединения. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2009 2 Работа выполнена в Бурятском государственном университете и Байкальском институте природопользования Сибирского Отделения Российской Академии Наук Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Раднаева Лариса...»

«ВЕДЕНЕЕВА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА НОВЫЕ ДИСПЕРСИИ НА ОСНОВЕ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН Специальность 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва – 2007 год www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре технологии химических волокон Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина Научный руководитель : доктор химических...»

«ПЕТРОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ МОДИФИКАТОРЫ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ 02.00.13 – Нефтехимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2009 Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Кемалов Алим Фейзрахманович Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Хакимуллин...»

«ЕМЕЛЬ Я НОВ Даниил Николаевич УдК 678:541.64 ИЗМЕНЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОйСТВ и'стРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В РЕАКЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРИ РАДИКАЛЬНОИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ВИНИЛОВЫХ МОИОМЕРОВ Специальность: 02.00.06-химия высокомолекулярных соединений Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук МОСКВА...»

«Гуляев Иван Владимирович Анализ фармацевтических веществ методами газовой хроматомасс-спектрометрии и капиллярной хромадистилляции - массспектрометрии 02.00.02 - Аналитическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2012 Работа выполнена на кафедре аналитической химии Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Ревельский Игорь...»

«Мелехин Владислав Сергеевич СИНТЕЗ ЗАМЕЩЕННЫХ ТЕТРАГИДРОПИРАН-2,4-ДИОНОВ И АЗЕТИДИН-2-ОНОВ СО СПИРОУГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ НА ОСНОВЕ АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ РЕФОРМАТСКОГО Специальность 02.00.03 Органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Пермь 2010 2 Работа выполнена на кафедре органической химии Пермского государственного университета. Научный руководитель : Кириллов Николай Федорович, кандидат химических наук, доцент...»

«ГРУШИНА ВАРВАРА ВАЛЕНТИНОВНА СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОРГАНОРАСТВОРИМЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ И ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТА 02.00.06 – высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва 2010 www.sp-department.ru Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете на кафедре химии и Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В....»

«ФЕДОРОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ СТЕРЕОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕНАСЫЩЕННЫХ ФОСФИНОВ И ФОСФИНХАЛЬКОГЕНИДОВ НА ОСНОВЕ КОНСТАНТ СПИН-СПИНОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 31Р–1H Специальность 02.00.08 – химия элементоорганических соединений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Иркутск – 2010 1 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Иркутском институте химии им. А. Е. Фаворского Сибирского отделения РАН Научный руководитель доктор...»

«Ульянцев Александр Сергеевич РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ЖИДКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ Специальность 14.04.02 – фармацевтическая химия, фармакогнозия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета Российского университета дружбы народов Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Сыроешкин Антон...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.