ВЛИЯНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ДОБАВОК НА СТРУКТУРУ
ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Тузова С.Ю., Антипов Е.М.
Российский
химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева,
Москва,
Россия
Эпоксидно-фенольные
композиции представляют собой смеси высокомолекулярных диановых эпоксидных и
фенолформальдегидных олигомеров. Покрытия на основе таких композиций обладают
высокой адгезией, хорошими физико-механическими свойствами и прекрасной химической стойкостью.
Обычно совмещение эпоксидного и фенолоформальдегидного олигомеров
проводят путем совместного прогрева спиртовых растворов олигомеров при 120°С в течение 1 – 2 часов. Данный процесс
совмещения в промышленности имеет термин “форконденсация” [1]. При форконденсации,
проводимой без о-фосфорной кислоты, каких-либо химических реакций не происходит.
Этот процесс сводится лишь к изменению структурной организации смеси олигомеров
и изменению размеров ассоциатов [2]. Следует отметить, что структура смеси
олигомеров оказывает существенное влияние на свойства отвержденных материалов.
Как было указано выше, применяемый в настоящее время метод регулирования
структурообразования композиций (форконденсация) достаточно энергоемкий и
длительный. В целях ускорения получения эпоксидно-фенольных композиций нами
предложен альтернативный метод совмещения – совмещение олигомеров в присутствии
модификаторов.
Как было указано выше, в процессе форконденсации происходит изменение структурной
организации эпоксидно-фенольной
композиции, что подтверждается данными зависимостей вязкости композиций
от напряжения сдвига, приведенными на рис. 1. На начальной стадии процесса (первые 1-2 часа) механическое
и тепловое воздействие разрушает как ассоциаты олигомеров, так и физические
связи флуктуационной сетки зацеплений, что, естественно, сопровождается
уменьшением относительных размеров структурных образований композиции и
сопровождается понижением наименьшей ньютоновской вязкости системы. Следует
отметить, что наименьшая ньютоновская вязкость композиций холодного смешения
несколько выше вязкости форконденсатов, прогретых в оптимальном режиме.
|
|
|
Рис. 1. Зависимость
вязкости композиций холодного смешения (в присутствии и отсутствии
модифицирующей добавки) и форконденсата с оптимальным временем прогрева от
напряжения сдвига. |
Дальнейшее проведение форконденсации приводит к увеличению размера
структурных единиц композиции, что подтверждается увеличением наименьшей
ньютоновской вязкости композиций, прогретых в течение 3 часов (рис. 1). Это происходит за
счет того, что при разрушении ассоциатов высвобождается большое количество
полярных функциональных групп олигомеров, склонных к образованию физических
связей. Вследствие доступности и высокой концентрации реакционноспособных групп
(метилольных и фенольных гидроксильных групп в структуре бутанолизированного
дианформальдегидного олигомера, а также
вторичных гидроксильных групп высокомолекулярного эпоксидного олигомера)
приводит к агрегированию частиц в более крупные структурные элементы, что,
естественно, должно сопровождаться увеличением относительных размеров
структурных образований композиции и возрастанием наименьшей ньютоновской
вязкости.
С целью
изучения структурообразования эпоксиднофенольных композиций было исследовано
влияние кремнийорганического моодификатора на характеристики и свойства систем.
При
применении в эпоксиднофенольных композициях данной модифицирующей силоксановой добавки
было обнаружено, что ее наличие в композициях холодного смешения значительно
снижает относительную вязкость систем практически до значений вязкости
форконденсатов. Это позволяет предположить, что наличие добавки понижает
структурообразование в эпоксиднофенольных композициях.
При сравнении свойств покрытий становится очевидным, что покрытия,
сформированные из композиций холодного смешения с модифицирующей добавкой, по
свойствам близки к покрытиям, сформированным из форконденсатов с минимальной
вязкостью в которые добавки не вводились.
Список используемой
литературы
1. Жебровский В.В.,
Лисовская Н.М., Пархомовская А.Д. Лаки
на основе эпоксидных смол, модифицированных фенолформальдегидными смолами// Журн.Лакокрасочные
материалы и их применение. –1963. №4. -С.2-4
2.
Сухарева Л.А., Сорокин М.Ф., Кочнова З.А., Светлакова Т.Н. // Лакокрасоч. материалы и их
применение. 1982. №1. с. 10