Модификаторы эпоксидных полимеров полифункционального действия

Э. В. Сахабиева

МОДИФИКАТОРЫ ЭПОКСИДНЫХ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Ключевые слова: модификация, эпоксидные полимеры, глицидиловые эфиры кислот

фосфора.

Изучены особенности химической модификации эпоксидных композиций глицидиловыми эфирами кислот фосфора. Разработаны термо- и огнестойкие композиции с высокими физико-механическими характеристиками.

Key words: Chemical modification, epoxy compositions, glycidylic ethers of phosphorus acids.

Peculiarity of chemical modification of epoxy compositions by glycidylic ethers of phosphorus acids was studied. Heat and fire - resistant compositions with high physico-chemical characteristics were developed.

Благодаря удачному сочетанию высоких эксплуатационных свойств, эпоксидные полимеры широко используются в качестве основы клеев, лакокрасочных покрытий, компаундов, связующих армированных пластиков. [1, 2, 3]. Однако в ряде случаев использование эпоксидных полимеров ограничивается высокой вязкостью, недостаточной смачивающей способностью исходных олигомеров, а также невысокими термо- и огнестойкостью полимеров на их основе.

Наиболее эффективным способом регулирования свойств эпоксидных полимеров является их физическая и химическая модификация, позволяющая получать на базе узкого ряда промышленных полимеров комбинацию различных свойств в материале, необходимую для его конкретного применения. При создании материала с комплексом оптимальных свойств большое распространение получил метод включения в молекулярную сетку полимера устойчивых элементорганических группировок, в частности фосфорорганических [2].

В данной работе изучены возможности и особенности химической модификации эпоксидных композиций на основе эпоксидианового олигомера ЭД-20 глицидиловыми эфирами (ГЭФ) кислот фосфора (V). Модификаторы различались как по функциональности ( моно-, ди-, триглицидиловые эфиры), так и по структуре (глицидилфосфаты и глицидилфосфонаты). В качестве отвердителя был выбран диаминодифенилметан (ДАДФМ).

Исследование реологических свойств бинарных композиций ЭО-ГЭФ показало, что в области совместимости компонентов системы (до 20%) вязкость композиций снижается в 5-10 раз, причем эффект определяется как химической структурой разбавителя-модификатора, так и термической предысторией системы. Термообработанные композиции характеризуются более низкими значениями вязкости.

Данные по значениям поверхностного и межфазного натяжениям показали большую поверхностную активность ГЭФ на границе с твердым телом. В области небольших концентраций модификаторов (до 20%) резко повышается смачивающая способность систем ЭО-ГЭФ твердых поверхностей, о чем свидетельствует уменьшение значений угла смачивания и межфазного натяжения.

Отвержденные композиции, модифицированные ГЭФ, обладают повышенной теплостойкостью. При концентрации глицидиловых эфиров кислот фосфора до 20 вес.% наблюдается увеличение температуры стеклования. Экстремальный характер зависимости связан с фазовым состоянием бинарных систем ЭО-ГЭФ.

Термостойкость модифицированных композиций была исследована методом термогравиметрического анализа. Наиболее термостойкими являются композиции, модифицированные диглицидилметилфосфатом. На стойкость к термоокислительной деструкции большое влияние оказывает как природа, так и концентрация ФОС. С увеличением содержания модификатора температура разложения сдвигается в сторону больших значений, процесс замедляется, увеличивается выход кокса.

При исследовании горючести эпоксидных композиций установлено, что введение фосфорсодержащего компонента позволяет значительно повысить кислородный индекс. Антипирирующие свойства ГЭФ определяются структурой молекулы модификатора.

При изучении влияния фосфорорганических модификаторов на физикомеханические и адгезионные характеристики композиций было установлено, что зависимость “состав-свойство” носит экстремальный характер с максимумом в области 1520% ГЭФ. Повышение прочностных и адгезионных характеристик связано с изменением химической структуры сетки полимера за счет введения Р-С, Р-О-С-групп, а также топологией образующегося сетчатого полимера.

На основании полученных результатов разработаны составы на основе эпоксидианового олигомера ЭД-20 и глицидиловых эфиров кислот фосфора с комплексом оптимальных технических и технологических свойств, которые могут быть использованы в качестве связующих для армированных пластиков, пропиточных и заливочных компаундов, клеевых композий.

Литература

1. Еселев, А.Д. Состояние и перспективы развития производства эпоксидных смол и отвердителей для клеев в России / А.Д. Еселев, В.А. Бобылев // Клеи, герметики, технологии.- 2006. - №7. - С. 2-8.

2. Амирова, Л.М. Композиционные материалы на основе эпоксидных олигомеров: Учебное пособие / Л.М. Амирова, М.М. Ганиев, Р.Р. Амиров. - Казань: ЗАО «Новое знание», 2002. - 167 с.

3. Сычева, М.В. Модификация эпоксидных материалов изоцианатами / М.В. Сычева, Р.М. Гарипов, Р.Я. Дебердеев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №6. - С.193-198.

© Э. В. Сахабиева - канд.техн.наук., доц. каф. ХТПЭ КГТУ, elsah64@mail.ru.