Химия и химические технологии/1. Пластмассы,

полимерные и синтетические ма­те­риалы, каучуки,

 резино-технические изделия, шины и их производство

 

Аспирант кафедры «Полимерные материалы» Криушенко С.С. 

Владимирский государственный университет

имени А. Г. и Н. Г. Столетовых (г. Владимир, Российская Федерация)

 

Изучение влияния некоторых алкоксисиланов на эластичные пенополиуретаны

            В настоящее время без изделий из синтетических полимеров трудно представить современный быт. Из пластмасс делают самые различные вещи: от обычных  одноразовых пакетиков до обшивки космических кораблей.

С 1937 в результате эксперимента немецкого химика Отто Байера, который провёл опыты  по получению синтетических волокон из продуктов присоединения диизоцианатов, получило развитие как самостоятельное отрасль производства пенополиуретанов [1].  Широкое распространение эти материалы получили благодаря целому ряду своих свойств, таких как: малая плотность, высокие теплоизоляционные свойства, высокие прочностные характеристики, гибкость и эластичность. На сегодняшний день в результате многочисленных исследований насчитывается тысячи полиуретановых композиций (среди них основными направлениями являются эластичные, полужёсткие и жёсткие материалы).

Несмотря на многообразие уже известных полиуретановых систем, постоянно  возникают новые требования к материалам и потребность к модификации уже существующих материалов. Пенополиуретаны – материалы, которые можно подвергать модификации. Ранее автором уже проводились модификации полиуретановых систем [2, 3]. В последней работе [3] было отмечено положительное влияние на свойства эластичного пенополиуретана добавки тетраэтоксисилана. В данной работе были опробованы другие виды алкоксисиланов:

Dynasylan 1189 (бифункциональный силан, обладающий реакционноспособной вторичной амино-группой, и гидролизуемыми метоксисилил-группами)

 Silquest 9669 (N-Фенил-γ–аминопропилтриметоксисилан) имеет бутильный радикал у N, реакционноспособную вторичную аминогруппу и гидролизуемые метоксисилил-группы.

Аминопропилтриэтоксисилан

Эти силаны относятся к промоторам адгезии [4, 5, 6]. В случае отсутствия их негативного влияния на структуру и свойства ППУ их можно будет использовать как адгезионные добавки при наполнении эластичных ППУ различными неорганическими наполнителями. Также предположительно они должны модифицировать структуру пенополиуретанов и оказывать положительное влияние на их свойства, возможно образовывать надмолекулярные сетки [7].

            В стандартную рецептуру, состоящую из полимер-полиола, простого полиэфира, катализатора (третичного амина), креймнийорганического ПАВ, вспенивающего агента (химический вспениватель) и оловооргранического катализатора добавляли малое количество модифицирующих добавок (1.0 массовых части модиф. добавки к 100 частям полиэфира) и проверяли их влияние на внешний вид ППУ и некоторые физико-механические свойства.

При рассмотрении морфологии образцов ППУ отмечено небольшое увеличение размера ячеек о образца с аминопропилтриэтоксисиланом, у остальных образцов существенных изменений морфологии зрительно не наблюдается. Остальные результаты отображены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты физико-механических испытаний образцов

 

Контрольный образец

ППУ

модиф. 1

(аминопропил-триэтоксисилан)

ППУ

модиф. 2

(Dynasylan 1189)

ППУ модиф.3

(Silquest 9669)

Время старта, с

10

10

10

10

Время подъёма, с

105

105

105

105

Вздох

Хороший

Слабый

Хороший

Хороший

Кажущаяся плотность, кг/м3

(ГОСТ 409-77)

23,64

28,20

24,08

25,70

Эластичность по отскоку, %

(ISO 8307:1990(Е) )

29,4

31,4

23,1

23,5

Напряжение сжатия при 40% деформ., кПа   по ГОСТ 26605

6,151

7,240

6,032

6,866

Коэффициент упругости

39,8

40,05

36,32

35,70

Коэффициент комфортности

2,14

2,28

2,18

2,35

Остаточная деформация сжатия при деформации 50%, %

ГОСТ 29089-91 метод А

9,06

4,96

14,08

9,58

Остаточная деформация сжатия при деформации 90%, %

ГОСТ 29089-91 метод А

18,03

19,00

23,23

24,27

Условная прочность при разрыве, кПа  по ГОСТ 29088-91

156,51

147,13

158,01

138,23

Относительное удлинение при разрыве, %    по ГОСТ 29088-91

140,65

126,19

142,94

130,94

               

         Как видно из таблицы ввод аминопропилтриэтоксисилана приводит к увеличению плотности ППУ (в процессе вспенивания происходит небольшая усадка образца), которая не снижает эластичности по отскоку для материала. У остальных образцов снижается эластичность по отскоку, но в допустимых пределах заявленных в технической информации на систему.

         Важным показателем является прочность ППУ при циклическом сжатии, отмечено повышения этого показателя для модифицированных образцов №1 и №3. При этом для всех образцов также отмечены хорошие показатели по деформации при статическом сжатии на 50  и 90% в течении суток при температуре 70 0С, что характеризует материалы как устойчивые к нагрузкам.

         Поскольку изделия из эластичного ППУ в процессе эксплуатации часто подвергаются растяжению, необходимо испытывать их на растяжение и прочность при разрыве. Оказалось, что для всех образцов эти показатели находятся в допустимых пределах.

         Таким образом, как видно из представленных результатов, исследуемые добавки не оказывают негативного воздействия на морфологию и свойства ППУ. Это даёт возможность предполагать, что их можно использовать как промоторы адгезии при наполнении эластичных ППУ неорганическими наполнителями и армирующими волокнами. Так  же отмечено, что эти добавки повышают жёсткость материала, что делает возможным уменьшить плотность материала при сохранении остальных свойств.

 

Литература:

1.     Саундерс Дж. Х., Фриш К. К. Химия полиуретанов (перевод с английского) – М.: Химия, 1968. – 470 с.

2.     Криушенко С.С., Чухланов В.Ю. Теплоизоляционные пенополиуретаны, модифицированные полиметилфенилсилоксановой смолой. МНПК. “Научные исследования и их практическое применение современное состояние и пути развития 2012” том 6 Одесса 2012. – с 79-82.

3.     Криушенко С.С., Чухланов В.Ю.  Изучение влияния тетраэтоксисилана и полиметилфенилсилоксана на эластичные пенополиуретаны. МНПК “Naukowa przestrzen Europy - 2013" Volume 30. Przemysl. Nauka i studia. 48-50 с.

4.     http://www.korsil.ru/content/files/catalog1/silquest_y_9669.pdf

5.     http://neochemical.ru/File/Dynasylan%201189%20rus.pdf

6.     http://www.sgrus.ru/products/Plastiki/XIAMETER_OFS-6011

7.     Функциональные наполнители для пластмасс./Под ред. М. Ксантоса. Пер. с англ. под ред. Кулезнева В.Н. – СПб.: Научные основы и технологии, 2010. – 462 с.