Влияние фенольных соединений на процесс образования полиуретанов и их термическую стабильность

• Автор: Нестеров, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Литературный обзор
1.1. Общие сведения о полиуретанах: конъюнктура рынка,
характеристики и основные области применения
1.2. Термодеструкция полиуретанов
1.3. Термоокислительная деструкция полиуретанов
1.4. Параметры, влияющие на термическую стабильность 24 полиуретанов
1.5. Методы повышения термостабильности полиуретанов
1.6. Применение фенольных соединений в химии и технологии 32 полиуретанов
2. Экспериментальная часть
2.1. Характеристика исходных компонентов
2.2. Квантово-химические расчеты
2.3. Методика исследования кинетики модельных реакций
2.4. Методика синтеза литьевых полиуретанов
2.5. Методы исследования литьевых полиуретановых композиций
3. Обсуждение результатов
3.1.1. Квантово-химическое изучение реакций метилизоцианата с
фенолом и его линейным димером
3.1.2. Квантово-химическое изучение реакций метилизоцианата с
ассоциатами фенола и метанола
3.2. Экспериментальное обнаружение явление катализа фенолами
реакций изоцианатов со спиртами
3.3. Исследование термической стабильности карбаматов в
присутствии фенольных соединений методом ИК- спектроскопии
3.4. Влияние фенольных соединений на свойства промышленных литьевых полиуретанов
3.4.1. Влияние Ирганокса-1010 на эмиссию двуокиси углерода из 85 литьевых полиуретанов на основе форполимера СКУ ПФЛ
3.4.2. Влияние фенольных соединений на свойства литьевого
полиуретана на основе простого полиэфира
3.4.3. Влияние фенольных соединений на свойства литьевого
полиуретана на основе сложного полиэфира
Заключение
Выводы
Список использованной литературы

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
БД бутан д иол-1,
БЛ бутанол-
БФА бисфенол-А
БФС бисфенол-
ГХ-МС газовая хромато-масс-спектроскопия
ДМА динамический механический анализ
ДСК дифференциальная сканирующая калориметрия
ик инфракрасная спектроскопия
КХР квантово-химические расчеты
ЛПУ литьевой полиуретан
ППУ пенополиуретан
ПУ полиуретан
ск смесевая композиция
ТГА термогравиметрический анализ
тд термическая деструкция
тди 2,4-толуилендиизоцианат
ТМА термомеханический анализ
тми 1,1,1-триметилолпропан
ТПУ термопластичный полиуретан
УПС упругопрочностные свойства
ФС фенольное соединение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Полиуретаны (ПУ) являются одним из важнейших видов высокомолекулярных соединений, мировое производство которых достигло 14 млн. тонн в год. ПУ в настоящее время используются практически во всех отраслях народного хозяйства, и они буквально пронизывают весь наш быт. Фактором, препятствующим более широкому использованию ПУ, является их пониженная термическая стабильность.
Повышению термической стабильности ПУ посвящено множество исследований. Тем не менее, эта проблема еще далека от своего решения. Среди наиболее доступных и эффективных способов повышения термостабильности ПУ является введение в их состав различных фенольных соединений (ФС), характер воздействия которых на термическое поведение полимерного материала до настоящего времени неясен. Выяснение причин повышения термостабильности ПУ при введении в их композиционный состав ФС, использование этих данных для создания новых полимерных композиций с повышенной термостойкостью, является важной и актуальной задачей для всей индустрии ПУ.
Цель работы заключается в установлении влияния ФС на процесс уретанообразования и термической деструкции ПУ, изучение упругопрочностных, термомеханических, и прочих характеристик промышленных литьевых ПУ (ЛПУ), содержащих различные ФС.
Конкретными задачами исследования являлись:
1. Выяснение механизма реакций изоцианатов с фенолами, а также комплексов с водородной связью фенолов со спиртами;
2. Экспериментальное изучение кинетических закономерностей взаимодействия изоцианатов со спиртами в условиях присутствия ФС, а также исследование состава продуктов реакции;

ожидать прямо противоположной картины. Карбаматы на основе фенолов обладают пониженной термической стойкостью. Создается впечатление, что гидроксильные группы фулеренолов в силу каких-то причин препятствуют ретрораспаду карбаматных групп.
Интересные результаты были получены в работе [56]. В ней изучено влияние различных стабилизаторов на сохранение физико-механических свойств ПУ, полученных на основе п-фенилендиизоцианата и олиготетраметиленгликоля. В качестве стабилизаторов были использованы Ирганокс 1010 [(пентаэритритол-тетракис-3-(3,5-ди-трет-бутил
гидроксифенил) пропионат], Ирганокс МД1024 [К,К1-бис(3,5-ди -третбутил-4-гидроксифенилпропионил ) гидразин], Топанол 051 (смесевой стабилизатор из пространственно-затрудненных фенолов, аминов и бензтриазола), Ультранокс 626 [ди(0-2,4-ди-третбутилфенилфосфит) пентаэритрита], Цианокс 711 (ди-тридециловый эфир тиодипропионовой кислоты). В табл. 1.1 приведены данные по влиянию указанных стабилизаторов на сохранение прочности при разрыве при термостарении образцов ПУ.
Таблица 1.1. Сохранение прочности на разрыв (% от исходного) при термостарении образцов ПУ при 150°С на воздухе в присутствии различных стабилизаторов (1% мае.)
Время термостарения, час Стабилизатор
- Ирганокс 1010 Ирганокс МД1024 Топанол 051 Ультранокс 626 Цианокс
24 11.0 80.3 77.3 66.5 62.5 65.
72 6.1 46.0 36.3 25.4 20.0 23.
168 5.8 23.0 29.3 8.6 9.6 10.
Из приведенных в табл. 1.1 данных видно, что у нестабилизированного
образца ПУ уже через 24 часа термостарения прочность на разрыв уменьшается
в 9 раз. Потери в прочности у всех стабилизированных образцов происходят в
существенно меньшей степени. Поскольку такие стабилизаторы, как