Высоконаполненные полимерные композиты на основе модифицированного полиметилметакрилата

• Автор: Холстинин, Вадим Викторович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 143 с. : ил.

1. Введение

2. Литературный обзор

2.1. Общая характеристика акрилатных связующих

2.2 Физические, химические и физико-механические факторы, определяющие прочностные свойства наполненных полимеров
2.3. Направления и методы модифицирования наполненных полимерных композиционных материалов

2.4. Обоснование выбранного направления работы

3. Обсуждение результатов

3.1 Планирование и математическая обработка эксперимента

3.2 Влияние компонентов инициирующей системы на прочностные характеристики полимерного композиционного материала на основе метилметакрилата (базовый состав)
3.3 Модифицирование полимерной матрицы акрилатными мономерами и акрилатсодержащими соединениями
3.4 Полимерные композиционные материалы на основе смеси метилметакрилата и метакриловой
кислоты, модифицированные акрилатсодержащими алкоксисиланами и линейными олигофосфазенами
4. Экспериментальная часть
4.1 Экспериментальные методики
4.2 Используемые вещества
5. Выводы
6. Список литературы
7. Приложения

1. Введение
Развитие строительной индустрии связано с непрерывным поиском, разработкой и созданием новых, более совершенных и прогрессивных материалов и конструкций на их основе, обладающих комплексом разнообразных характеристик. К числу перспективных относятся высоконаполненные, быстроотверждаемые при обычной температуре (20°С) полимерные композиционные материалы (ПКМ) на основе метилметакрилата (ММА). Их используют в тех случаях, когда одновременно необходимо соответствие нескольким условиям: высокой скоростью отверждения при компаундной технологии (даже при отрицательных температурах), значительными прочностными показателями, химической стойкостью. Естественно, что такие материалы, особенно конструкционные, должны обладать высокими прочностными характеристиками, а разработка их составов является важной и актуальной задачей.
Важным условием создания таких материалов является высокая степень наполнения ПКМ, которая может быть достигнута при использовании в качестве связующего низковязкого мономера — ММА. Использование значительного количества дисперсного минерального наполнителя (более 70 % мае.) позволяет значительно улучшить
реологические, технологические, экономические показатели, понизить горючесть, но одновременно ухудшает физико-механические характеристики композиционного материала.
В настоящей работе проводилось исследование факторов и закономерностей получения высокопрочных, высоконаполненных (степень наполнения 89,5 мае. %), быстоотверждаемых при обычной температуре (20°) ПКМ на основе ММА (базовый состав) и путей повышения их прочностных свойств модифицированием ММА различными акриловыми мономерами и акрилатсодержащими линейными олигофосфазенами и кремнийорганическими соединениями.

Подробное исследование влияния компонентов бинарной инициирующей системы (перекись бензоила (ПБ) и диметиланилин (ДМА)) на прочностные характеристики ПКМ на основе ММА позволило установить сильную зависимость разрушающего напряжения при сжатии (асж) ПКМ от их содержания. Установлено, что прочностные характеристики ПКМ обусловлены формированием полимерной матрицы различной молекулярной массы и степени ее упакованности (разрыхленности) структуры. На основании зависимостей стсж от средневязкостной молекулярной массы формирующейся полимерной матрицы (Мп) и сорбционной способности ПКМ по отношению к «инертному растворителю» (тс) показано, что максимально прочным ПКМ на основе ММА соответствует образование полимера с определенным значением молекулярной массы, при которой его макромолекулы наиболее плотно упаковываются на поверхности частиц подобранного наполнителя.
Показана возможность использования различных акриловых мономеров (акриловая кислота (АК), метакриловая кислота (МАК)) и акрилатсодержащих линейных олигофосфазенов (продукты взаимодействия линейного олигодихлорфосфазена с 1,3-диметакриловым эфиром глицерина (фосфазен-1), и с (3-гидроксиэтилметакрилатом (фосфазен-2)) и кремнийорганических соединений (3-[М,М-Бис(2-гидрокси-3метакрилоксипропил)амино] пропилтриэтоксисилан (пента-61) и 3-[К-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил) амино] пропилтриэтоксисилана (пента-62)) в качестве модифицирующих добавок для повышения прочностных характеристик высоконаполненных ПКМ на основе ММА.
Наибольший эффект повышения асж модифицированных ПКМ наблюдается при введении в полимерную матрицу полярных карбоксильных групп (увеличение прочности ПКМ в 1,55 раз по сравнению с базовым составом). При этом формируется наиболее плотноупакованная структура модифицированного ПКМ, что является косвенным подтверждением

Выбор факторов исследований проводился с учетом следующих условий [128]:
1. факторы должны быть управляемыми;
2. факторы должны быть однозначными;
3. точность их фиксации должна быть высокой.
В качестве факторов были выбраны варьирование содержания компонентов, входящих в состава ПКМ:
■ содержание компонентов бинарной инициирующей системы (перекись бензоила (ПБ) и диметиланилин (ДМА)) в метилметакрилате;
■ содержание в связующем модифицирующих добавок, а именно -акриловых мономеров (акриловая кислота (АК), метакриловая кислота (МАК), акриламид (АКМ), НМ-метилен-бисакриламид (бис-АКМ), метакрилатных производных линейных олигофосфазенов (продукты взаимодействия линейного олигодихлорфосфазена (ХФ) с 1,3-диметакриловым эфиром глицерина (ДМГ) (фосфазен-1) и с (3-гидроксиэтилметакрилатом (ГЭМ) (фосфазен-2)), а также кремнийорганических метакрилатсодержащих соединений (3-[М,М-Бис(2-ги дрокси-3 -метакрилоксипропил)амино] пропилтриэтоксисил ан (марка пента-61), 3 - [ТЧ-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)амино]
пропилтриэтоксисилана (марка пента-62)).
Важнейшим достоинством выбранных факторов является то, что изменение состав любого материала является первопричиной изменения его свойств. Поэтому выбранные факторы - это основные употребляемые переменные, отражающие, в сущности, любое явление или процесс. Причем эти факторы легко управляемы и, с состоянием инструментального и технического оформления в настоящее время, точность фиксации их очень высока. Соответственно, выбранные факторы отвечают всем необходимым вышеперечисленным требованиям и приведены в таблице 2.