Композиции на основе арилированного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового олигомера ПДИ-1К

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А. И. Рахимов, М. П. Ганицев, В. П. Медведев,
М. А. Марышева, О. А. Родионова, М. Ю. Белянская
КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ АРИЛИРОВАННОГО ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩЕГО БУТАДИЕН-ИЗОПРЕНОВОГО ОЛИГОМЕРА ПДИ-1К
Волгоградский государственный технический университет
E-mail: organic@vstu. ru
Показано, что применение арилированного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового сополимера, полученного путем сополимеризации стирола с бутадиен-изопреновым олигомером, позволяет получить полиуретановые композиционные материалы с повышенными прочностными показателями.
Ключевые слова: бутадиен-изопреновый олигомер, стирол, композиционные материалы.
Гидроксилсодержащие бутадиен-изопрено-вые олигомеры широко используются для получения высокомолекулярных поликонденса-ционных полимеров [1−11].
Ранее [5] получены арилированные гидроксилсодержащие бутадиен-изопреновые олигомеры прививкой стирола и дициклопентадиена, находящегося в смеси с жидкими продуктами пиролиза прямогонных бензинов с пределами выкипания 130−190 °С.
В настоящей работе авторами получены композиции на основе сополимеров стирола с гидроксилсодержащим олигомером. Сополимеризацию проводили с различными соотношениями стирола и олигомера в нетоксоле при температуре 120 °C в течение 2 часов с последующим удале-
нием лекгокипящих примесей под вакуумом 2530 мм. рт. ст. и температуре в 120 °C. Сополимери-зация в среде пластификатора — нетоксола, являющегося необходимым компонентом полимерной композиции на стадии ее промышленной переработки и использования, позволяет избежать процессов отгонки и сушки в случае проведения полимеризации в растворителе.
Сополимеризацию стирола с гидроксилсодержащим олигомером инициировали дилау-рилпероксидом. Как показали ИК-спектраль-ные исследования, структуры исходного олигомера с содержанием бутадиеновых звеньев 80%, в олигомерной молекуле присутствуют 1,4-цис-, 1,4-транс-конфигурации и 1,2-конфигурация двойной связи [1−2]:
с
/ СН,
/
, Н
= С
/ сн2
1,4-цис-конфигурация бутадиенового звена
сн2 с
/ /V /
с сн2
1,4-транс-конфигурация бутадиенового звена
/
СН
1
сн=сн,
1,2-конфигурация бутадиенового звена
С^з
С
/ СН2
/
н
Ї1
= с
/ сн2
СН, с
/ // / с сн2
& lt-!:н
¦3
1,4-цис -конфигурация изопренового звена
1,4-транс-конфигурация изопренового звена
/
СН
I
сн=сн2
(JHj
1,2-конфигурация изопренового звена
Было установлено, что наибольшие изменения интенсивности полос поглощения в процессе радикальной прививки наблюдаются для 1,2-конфигурации. В данном случае интенсивность полосы валентных колебаний связи С-Н в СН2=СН
группе 1,2-конфигурации (частота 3100 см-1) уменьшается на 45−48% в результате сополимериза-ции. Это позволяет предполагать, что стирольный фрагмент связан преимущественно с участием 1,2-конфигурации бутадиенового остатка:
Сополимеризация стирола с участием 1,4-цис- и 1,4-транс-конфигураций идет в меньшей степени (1,4-цис — 5−7%, 1,4-транс — 9−12%).
Арилированный гидроксилсодержащий олигомер (100 масс. ч.) в растворе нетоксола (80 масс. ч.) обрабатывали полиизоцианатом (21 масс. ч.) в присутствии в качестве катализатора дибутилдилаурината олова, Кроме того, вводили 3 масс. ч. глицерина так, чтобы соотношение изоцианатных и гидроксильных групп было 1:1. Был использован полиизоцианат на основе дифенилметандиизоцианата марки «Десмадур» 44V20L, с содержанием NCO-групп 31%.
При указанных соотношениях реагентов получены более высокие прочностные показатели (табл. 1).
Таблица 1
Физико-механические показатели полиуретановых композиций на основе арилированного олигомера
Содержание стирола в исходной олигомерной композиции, % Твердость по Шору А, усл. ед. Относи- тельное удлинение, % Прочность при разрыве, кгс/см2
Отсутствует 35 160 1,3
10 36 120 1,5
20 44 80 3,2
30 37 110 2,5
Как видно из таблицы, наибольшая твердость и прочностные свойства достигаются для 20% содержания стирола в исходной олигомерной композиции, а затем с переходом к 30%-му содержанию происходит уменьшение прочностных показателей. Для сравнения в таблице приведены более низкие значения физико-механических показателей: твердость по Шору, А — 35 усл. ед., прочность при разрыве более чем в два раза ниже (1,3 кгс/см2), чем для 20% содержания арилированного олигомера в полиуретановой композиции. По видимому, это связано с оптимальным соотношением реакционноспособных гидроксильных групп в сополимере (20%), участвующих в реакции с полиизоцианатом, и содержанием бензильных фрагментов, обеспечивающих указанные физико-механические показатели.
В связи с этим были приготовлены композиции с равным содержанием (50/50 масс. ч.) арилированного и немодифицированного олигомера (табл. 2).
Увеличение в два раза содержания полиизоцианата и глицерина в смеси с арилирован-ным олигомером не приводит к повышению прочностных свойств при достаточно высокой твердости (табл. 3).
Таблица 2
Физико-механические показатели полиуретановых композиций на основе смеси 1:1 немодифицированого и арилированного олигомера
Таблица 3
Физико-механические показатели полиуретановых композиций на основе арилированного олигомера с двухкратным увеличением полиизоцианата и глицерина
Наиболее вероятно, такое увеличение полиизоцианата и глицерина не способствует повышению в макромолекулярной сетчатой структуре содержания арилированного олигомера, что понижает прочностные свойства.
Повышение прочностных показателей полученных материалов при смешении в равных количествах немодифицированного и арилированного олигомеров, по-видимому, связано с большей реакционной способностью немодифицированного олигомера, что способствует образованию сетчатой структуры, в которую включены также молекулы арилированного олигомера.
Как видно из табл. 3, наиболее высокие физико-механические показатели получены для 30%-ного количества стирола в исходной арили-рованной композиции: твердость по Шору, А -47−50 усл. ед. и прочность на разрыв — 3,2 кгс/см2. Сравнение этих результатов с данными табл. 1 указывает на то, что большая прочность на разрыв достигается при 20%-м добавлении стирола в процессе арилирования, прочность сохраняется (3,2 кгс/см2) при относительном удлинении, равном 80%.
Таким образом, применение арилированного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового олигомера, полученного путем сополиме-
ризации стирола с бутадиен-изопреновым олигомером, позволяет получить полиуретановые композиционные материалы с повышенными более чем в два раза прочностными свойствами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Брюгель, В. Определение структуры высокомолекулярных веществ методами инфракрасной спектроскопии /
B. Брюгель // Р. Хувинк, А. Стевериан. Химия и технология полимеров. Т. 1. Основы химии и физики полимеров. — М. -Л.: Химия, 1965. — С. 497−553.
2. Field, J. E. Effect of Polymerization Temperature on Properties and Structure of Polydienes / J. E. Field, D. E. Woodford, S. D. Gehman // Appl. Phys. — 1946. — V. 17. — P. 386.
3. Рахимов, А. И. Окислительная деструкция полипропилена в ароматических углеводородах / А. И. Рахимов [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2 / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 92−94. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
4. Рахимова, Н. А. Особенности формирования композиционных материалов на основе окисленного полипропилена и полиизоцианата / Н. А. Рахимова [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2 / ВолгГТУ. -Волгоград, 2011. — С. 88−91. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
5. Рахимов, А. И. Сополимеры стирола с дициклопентадиеном и гидроксилсодержащим низкомолекулярным бутадиеновым каучуком. Синтез и свойства / А. И. Рахимов [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2 / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 95−97. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
6. Новаков, И. А. Разработка новых материалов на основе полисульфидных олигомеров, модифицированных полифторированными соединениями. Сообщение 1. Влияние полифторированных добавок на процесс отверждения и структуру наполненых вулканизатов полисульфидных олигомеров / И. А. Новаков [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 114−121. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
7. Новаков, И. А. Разработка новых материалов на основе полисульфидных олигомеров, модифицированных полифторированными соединениями. Сообщение 2. Влияние полифторированных добавок на свойства наполненых вулканизатов полисульфидных олигомеров / И. А. Новаков [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 121−127. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
8. Новаков, И. А. Разработка новых материалов на основе полисульфидных олигомеров, модифицированных полифторированными соединениями. Сообщение 3. Модификация материалов на основе полисульфидных олигомеров полифтор- и медьсодержащими №±монтморил-лонитом / И. А. Новаков [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 127−133. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
9. Рахимова, Н. А. Особенности реакции полиизоцианата с полифторированными спиртами / Н. А. Рахимова,
C. В. Кудашев // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 133−140. (Сер.
Содержание в исходной арилированной композиции стирола, % Твердость по Шору А, усл. ед. Относительное удлинение, % Прочность при разрыве, кгс/см2
10 40 130 5,4
20 44 110 4,7
30 45 160 7,1
Содержание в исходной арилированной композиции стирола, % Твердость по Шору А, усл. ед. Относи- тельное удлинение, % Прочность при разрыве, кгс/см2
10 40−42 60 2,1
20 43−46 120 2,4
30 47−50 70 3,2
Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
10. Рахимова, Н. А. Синтез К-полифторалкильных производных моно- є-аминокапроата глицерина — новых полифункциональных модификаторов полимеров / Н. А. Рахимова, С. В. Кудашев // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 145 151. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
11. Новаков, И. А. Особенности влияния аминного отвердителя на физико-механические и динамические свойства полиуретанов на основе продукта взаимодействия полиоксипропиленгликоля и 2,4-толуилендиизоциа-ната — форполимера марки «Трифор-М» / И. А. Новаков [и др.] // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 2(75) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2011. — С. 164−170. (Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Вып. 8).
A. I. Rakhimov, M. P. Ganitsev, V. P. Medvedev, M. A. Marysheva,
O. A. Rodionova, M. I. Belianskay
COMPOSITIONS BASED ARYL HYDROXYL BUTADIENE-ISOPRENE OLIGOMERS PDI-1K
Volgograd State Technical University
Abstract. It is shown that the use of aryl hydroxyl-isoprene-butadiene copolymer prepared by copolymerization of styrene with butadiene-isoprene oligomer provides a polyurethane composite materials with high strength characteristics.
Keywords: butadien-isoprene oligomer, styrene, composite materials.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой