Акопова Т.А.¹, к.т.н. Олихова Ю.В.¹

¹ Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

Модификация эпоксидных связующих функциональными кремнийорганическими соединениями

Эпоксидные олигомеры широко используются в качестве полимерной матрицы при изготовлении конструкционных материалов, герметиков, компаундов, клеев и покрытий, применяемых в различных отраслях промышленности. Обладая комплексом ценных свойств – высокими прочностными характеристиками, хорошей адгезией к различным подложкам, низкой усадкой – эпоксидные олигомеры имеют недостаточную жизнеспособность, термостабильность и деформационные характеристики, что приводит к ухудшению свойств полимерных композиционных материалов на их основе.

Одним из путей решения этих проблем является модификация эпоксидных олигомеров соединениями различной природы. Применение кремнийорганических соединений различного строения и функциональности хорошо известно [1, 2]. Оно основано как на физической модификации (при добавлении низкомолекулярных силиконовых каучуков) [2], так и на введении кремнийорганических модификаторов, способных к химическому взаимодействию с компонентами эпоксидного связующего.

Использование реакционноспособных мономерных и олигомерных кремнийорганических модификаторов позволяет улучшить деформационно-прочностные характеристики, повысить теплостойкость и устойчивость к действию различных климатических факторов. Алкоксисиланы, аминоалкоксисиланы и олигоорганосилоксаны относятся к числу наиболее эффективных модифицирующих добавок [3].

В данной работе было исследовано влияние карбофункциональных олигосилоксанов линейного (КО1), лестничного (КО2) строения, содержащих гидроксильные группы, на термостойкость, прочностные и энергетические свойства связующих.

В качестве объекта исследований была выбрана смола ЭД-20, отверждаемая изо-метилтетрагидрофталевым ангидридом (и-МТГФА) в присутствии третичного амина (УП-606/2).

Разрушающее напряжение при изгибе (σ_изг) и сдвиге (σ_сдв) определяли по стандартным методикам. Ударную вязкость (А) определяли с использованием прибора типа Динстат, температуру стеклования (Т_с) - термомеханическим методом с использованием консистометра Хепплера.

Олигосилоксаны, содержащие гидроксильные группы, взаимодействуют с эпоксидными смолами по следующей реакции:

В талб.1 представлены свойства изученных связующих. Из таблицы видно, что модификация эпоксидиановых олигомеров кремнийорганическими соединениями с различными функциональными группами значительно улучшают термостойкость, а также прочностные характеристики связующих на их основе.

Табл.1. Физико-механические характеристики модифицированных связующих.

Модификатор, масс%		σизг, МПа	А, кДж/м^2	σсдв, МПа	Тс, ^оС
Без модификатора		76	6	7	125
КО1	1	70	12	8	144
	5	60	12	6	130
	7	107	18		130
КО2	1	97	15	5	140
	5	118	12	7	125
	7	100	9		130

Для данных связующих были определены по термомеханическим кривым величины молекулярной массы сегмента между узлами сетки.

Рис. 1. Изменение молекулярной массы сегмента между узлами сетки от содержания модификатора.

Из рисунка видно, что с увеличением содержания модификатора Мс возрастает. Это приводит к увеличению ударной прочности и к росту эластичности, что подтверждается физико-механическими испытаниями.

Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что наиболее эффективным модификатором является олигосилоксан лестничного строения.

Литература:

1. Ли X., Невплл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. Пер. с англ. Под ред. Н. В. Александрова. М.: Энергия. – 1973. – 415 с.

2. Ястребинская А.В., Огрель Л.Ю. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики // Успехи современного естествознания. – 2004. – № 2 – С. 173-174/

3. Хоанг Тхе Ву, Осипчик В. С. Модификация эпоксидных олигомеров алкоксисиланами. // Успехи в химии и химической технологии. Сб. научн. тр. –М.: РХТУ им Д. И. Менделеева. – 2008. – Т 22. – № 5, – С. 95 – 98.

4. Симакина Е.А. Модификация эпоксидных смол кремнийорганическими глицидиловыми эфирами / В.В. Киреев, В.М. Копылов, И.М. Райгородский, В.А. Ковязин, А.Ю. Федоров // Химическая промышленность сегодня. – 2009. – № 4. – С.20-23.