Модификация сополимеров этилена аминотриалкоксисиланом

УДК 678.011

С. Н. Русанова, Н. Е. Темникова, Э. Р. Мухамедзянова,

О. В. Стоянов

МОДИФИКАЦИЯ СОПОЛИМЕРОВ ЭТИЛЕНА АМИНОТРИАЛКОКСИСИЛАНОМ

Ключевые слова: сополимеры этилена, кремнийорганические соединения, сшивающий

агент.

Изучена возможность использования в качестве сшивающего агента сополимеров этилена с винилацетатом и сополимеров этилена с винилацета-том и малеиновым ангидридом у-аминопропилтриэтоксисилана.

Keywords: copolymers of ethylene, organosilicon compounds, crosslinking agent.

The possibility of using y-aminopropyltriethoxysilane as crosslinking agent copolymers of ethylene with vinylacetate and copolymers of ethylene with vinylace-tate and maleic anhydride.

Введение

Ранее [1-6] была изучена модификация этилсиликатом сополимеров этилена с винилацетатом, акрилатами, тройных сополимеров (с винилацетатом и малеиновым ангидридом). Мы предположили, что и аминосиланы, которые ранее использовались для отверждения эпоксидных смол, могут служить модификаторами сополимеров этилена.

Целью данной работы явилась изучение возможности использования аминосилана в качестве сшивающего агента сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА) и сополимеров этилена, винилацетата и малеинового ангидрида (СЭВАМА).

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследования использовались сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) Evatane2020 и Evatane 2805 (АТОЕША)с содержанием винилацетата 19 и 27 % мас. соответственно; сополимеры этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом (СЭВАМА) марок Orevac 9707 и Orevac 9305 (Arkema) с содержанием винилацетата 13 и 26 % мас. Модификатор- у-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9).

Реакционное смешение компонентов, получение образцов для исследований и проведение испытаний проводили по методикам приведенным в работах [1-6].

Результаты и их обсуждение

Изменение химической структуры макромолекул в результате полимераналогичных превращений можно проанализировать с помощью различных спектральных методов. Качественные различия ИК-спектров модифицированных и немодифицированных образцов это подтверждают (рис. 1). В модифицированном СЭВА появляются характеристические полосы 11101180, 1020-1090, 780-830 см-1, относящиеся к колебаниям связей Si-O, Si-O-Si- и Si-O-C, а

1 1

также полосы 1630 см" и 1570 см- , относящиеся к деформационным колебаниям первичного и вторичного аминов соответственно. В области 3100-3500 см-1 в спектрах модифицированных СЭВА, присутствует одна широкая полоса, что характерно для веществ, имеющих в своем составе группы вторичного амина. Смещение этой полосы в область бо-

лее низких частот свидетельствует о наличии водородных связей между протоном аминогруппы и кислородом сложноэфирной группы полимера или алкоксигруппы модифицирующей добавки.

б

Рис. 1 - ИК-спектры : а - СЭВА19 исходного

Полосы, характерные для кремнийсодержащих фрагментов имеются как в спектрах модифицированного СЭВА, так и в спектрах СЭВАМА. Но в спектрах модифицированного тройного сополимера этилена, винилацетата и малеинового ангидрида отсутствуют полосы в области 3400 - 3500 см-1 (рис.1б), что свидетельствует о взаимодействии аминопро-пилтриэтоксисилана с ангидридной группой с образованием третичного амина.

Известно, что введение сшивающих агентов в полиолефины приводит к резкому снижению ПТР и даже потере текучести полимеров, что и наблюдается при введении аминосилана в исследованные сополимеры. Экстракция кипящим дихлорэтаном подтвердила образование сшитых структур в модифицированных СЭВАМА (содержание гель-фракции до 40 %).

Физико-механические испытания полученных образцов показали, что введение аминосилана приводит к снижению значений относительного удлинения и значительному увеличению прочности модифицированных сополимеров (до 15-30% для СЭВА и 30-120% для СЭВАМА, в зависимости от марки), причем на модифицирующий эффект существенное влияние оказывает содержание винилацетата в сополимере (табл.1).

Таблица 1 - Физико-механаческие характеристики модифицированных сополимеров

Концентрация АГМ-9, % мас. Evatane2020 Evatane 2805 Orevac 9707 Orevac 9305

МПа О4 ,р W °р. МПа О4 ,р W °Р- МПа О4 ,р W °Р- МПа О4 ,р W

0 13,9 779 22,3 805 19,2 624 5,9 584

1 18,8 661 25,2 700 18,3 528 6,8 522

3 16,2 604 29,9 682 21,3 460 7,2 483

5 17,3 600 27,9 663 23,1 461 10,3 485

7 19,6 615 29,8 678 22,6 459 12,9 479

10 20,5 621 27,3 680 14,7 467

V. см

V. см

а

Таким образом, в ходе проведенных исследований было установлено, что использование аминоалкоксисиланов в качестве структурирующего агента для сополимеров этилена позволяет улучшить прочностные показатели модифицированных композиций.

Литература

1. Русанова, С.Н. Дисс. ... канд. техн. наук: 02.00.16 / Русанова Светлана Николаевна. -Казань: Казанский гос. технол. ун-т, 2000.- 119с.

2. Стоянов, О.В. Химическое строение сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированным предельным алкоксиланом, по данным ИК спектроскопии / О.В.Стоянов, С.Н.Русанова, О.Г.Петухова, А.Б.Ремизов // Журн. прикл. химии.- 2001. -Т. 74.- № 7.- С. 1174-1177.

3. Стоянов, О. В. Модификация промышленных этиленвинилацетатных сополимеров предельными алкоксисиланами / О.В.Стоянов, С.Н.Русанова, Р.М.Хузаханов, О.Г.Петухова, А.Е.Чалых, В.К.Герасимов// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2002. - №1-2. - С.143-147.

4. Чалых, А.Е. Влияние фазовой структуры сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированных этилсиликатом, на их реологические свойства/ А.Е.Чалых, В.К.Герасимов, С.Н.Русанова, О.В.Стоянов// Вестник Казанского технологического университета. 2006. N1. - С.156-163.

5. Русанова, С.Н. Влияние кремнийорганических модификаторов на структурные характеристики и эксплуатационные свойства полимеров./ С.Н.Русанова, С.Ю.Софьина, О.В.Стоянов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2008. - №5. - С.85-90.

6. Янаева, А. О. Модификация акрилатных сополимеров кремнийорганическими соединениями / А.О.Янаева, С.Н.Русанова, О.В.Стоянов, А.Б.Ремизов // Структура и динамика молекулярных систем: Сб. статей, Йошкар-Ола: МарГТУ. -2009- Вып XVI ч. 1 - С. 298-302.

© С. Н. Русанова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КГТУ, s-n-r_2004@mail.ru; Н. Е. Темникова - асп. каф. технологии пластических масс КГТУ; Э. Р. Му-хамедзянова - канд. техн. наук, доцент каф. технологии пластических масс КГТУ; О. В. Стоянов -д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КГТУ.