Разработка полиуретановых материалов с повышенной атмосферостойкостью и пониженной горючестью

• Автор: Медведев, Даниил Викторович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Существующие представления о структуре полиуретановых материалов и их свойствах во взаимосвязи с физико-химической природой используемых компонентов (литературный обзор)
1.1 Особенности структуры в зависимости от природы компонентов и специфики химических превращений при получении полиуретановых материалов
1.2 Основной ассортимент олигомеров (жидких каучуков) для получения эластичных полиуретанов
1.3 Основные ингредиенты литьевых композиций и их влияние на эксплуатационные свойства покрытий
1.4 Особенности термоокислительного и гидролитического старения полиуретанов на основе олигоэфиров и олигомеров диеновой природы
1.5 Эффективность стабилизации полимеров с помощью антиоксидантов
1.6 Современное состояние исследований в области создания полиуретановых покрытий пониженной горючести
1.7 Постановка задачи по материалам литературного обзора
Глава 2 Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследований
2.2 Методы исследований
Глава 3 Влияние противостарителей на термоокислительную стабильность ЭПУ, полученных отверждением композиций на основе олигодиендиолов
3.1 Особенности стабилизации сетчатых эластичных полиуретанов на основе олигомеров СКДП-Н, ПДИ-1К и их смесей
3.2 Влияние химической природы стабилизатора на индукционное время окисления полиуретановых материалов (по данным дифференциально-сканирующей калориметрии)
3.3 Выявление синергетического эффекта при совместном использовании стабилизаторов различного химического строения
Глава 4 Влияние типа отвердителя на гидролитическую устойчивость ЭПУ, полученных из форполимеров на основе простых олигоэфиров
Глава 5 Повышение атмосферостойкости полиуретановых материалов путем формирования поверхностного слоя из растворов насыщенных высокомолекулярных каучуков
5.1 Особенности деструкции полиуретановых материалов на основе олигодиендиолов в условиях озонного воздействия
5.2 Разработка защитных композиций на основе этиленпропиленового каучука для поверхностного слоя полиуретановых покрытий
5.3 Разработка защитных композиций на основе растворов высокомолекулярных полиуретановых каучуков
Глава 6 Разработка полиуретановых материалов с пониженной горючестью
6.1 Изучение противопожарных свойств полиуретановых материалов, изготовленных на основе олигомера ПДИ-1К
6.2 Влияние хлорпарафина и антипиренов на пожарные характеристики эластичных полиуретанов, полученных на основе олигомера ПДИ-1К
Глава 7 Практическое применение композиций на основе олигодиеновых олигомеров с гидроксильными группами для получения полиуретановых покрытий с повышенной атмосферостойкостью и пониженной горючестью
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение
Эластичные полиуретановые материалы на основе олигодиендиолов благодаря гидролитической стойкости, хорошим низкотемпературным свойствам, высокой адгезии и другим ценным качествам находят все более широкое применение для устройства покрытий спортивного и гидроизоляционного назначения. Вместе с тем, из-за наличия двойных связей материалы на основе таких олигомеров обладают недостаточной термоокислительной стабильностью, стойкостью к УФ-излучению и озоностойкостыо. С течением времени это негативно отражается на спортивно-технических параметрах покрытий, особенно при их эксплуатации на открытых сооружениях. Решение задачи повышения атмосферостойкости покрытий путем применения в рецептурах противостарителей отчасти лимитируется тем, что вторичные ароматические амины и некоторые другие соединения могут дезактивировать реакцию уретанообразования на стадии отверждения и формирования структуры ЭПУ.
Актуальной проблемой является также снижение горючести ЭПУ, поскольку в соответствии с современными требованиями (Федеральный закон № 123) для эксплуатации в закрытых сооружениях могут быть допущены материалы, которые обладают нормированными показателями горючести, воспламеняемости, распространения пламени и дымообразования.
Отмеченные выше обстоятельства предопределили необходимость проведения исследований, связанных с выявлением противостарителей, использование которых не оказывает негативного влияния на реакцию уретанообразования на стадии отверждения и формирования структуры сетчатого ЭПУ и способно придать материалу повышенную термоокислительнуго устойчивость при его эксплуатации. Работа ориентирована на разработку новых подходов, обеспечивающих поверхности ЭПУ повышенную атмосферостойкость за счет формирования защитного слоя из пленкообразующих композиций па основе насыщенных высокомолекулярных каучуков, а также создание ЭПУ с улучшенными противопожарными свойствами.

Галогенсодержащие органические соединения чаще всего применяются на практике для снижения горючести полимеров. В основном используют соединения с алифатической, ароматической или циклоалифатической структурой. В зависимости от строения галогенсодержащие соединения подвергаются пиролизу в конденсированной фазе или деструктируют в газовой среде. При высоких температурах антипирены разлагаются с образованием неактивных галогенрадикалов, которые замещают активные радикалы Н, О, ОН. Эффективность этих соединений одинакового строения растет в ряду Г, С1, Вг, I [143, 145, 146].
Соединения металлов обладают низкой упругостью паров, что исключает их присутствие в газовой фазе в нормальных условиях горения. Область действия этих веществ находится в конденсированной фазе. Ингибирующее действие соединений металлов связано с участием последних в катализе гибели активных центров, атомов и радикалов, ответственных за цепное развитие горения.
Гидроксиды металлов (алюминий, магний и др.) являются лидерами среди антипирирующих добавок по объему применения в качестве замедлителей горения. На их долю приходится около 45 % всего объема антипиренов. Это объясняется их доступностью и более низкой стоимостью по сравнению с соединениями других классов, например на основе галогенов или фосфора. Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды, эта реакция является эндотермической и приводит к охлаждению субстрата ниже точки воспламенения. Образование воды приводит к разбавлению горючих газов, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения [146, 150].
В работе [151] термическую стабильность и стойкость к горению полиуретанов повысили за счет введения в состав композиций в качестве комплекса наполнителей оксида железа, двуокиси титана и диоксида кремния.
Существенным недостатком вышеобозначенных соединений является их высокая дозировка (до 80 %) в рецептурном составе полимерных композиций, приводящая к сильному возрастанию вязкости и ухудшению физико-