Разработка отверждающих систем на основе триалкил(арил)фосфатных комплексов хлоридов металлов и триэтилентетрамина для эпоксидиановых олигомеров

• Автор: Зиновьева, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Комплекс триалкилфосфатов с катионами металлов

1.1.1. Комплексы триметилфосфата с катионами металлов.

1.1.2. Комплексы чриэтилфосфата с катионами металлов

1.1.3. Комплексы трибугилфосфата с катионами металлов.

1.2. Катионная полимеризация эпоксидных смол

1.2.1. Механизмы полимеризации эпоксисоединений кислотами Лыоиса

1.2.2. Механизмы полимеризации эпоксисоединсний комплексами ВЕ3 с аминами.

1.3. Отверждение эпоксидных смол аминами.V
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика использованных веществ
2.1.1 Хлориды металлов кислоты Лыоиса и триалкилфосфаты.
2.1.2 Компоненты для получения эпоксидных полимеров.
2.1.3. Растворители.
2.2. Методики синтеза комплексов триалкилфосфатов с хлоридами
металлов.
2.3. Методы исследования строения синтезированных комплексов
2.4. Определения гидроксильных групп в эпоксидиановых олигомерах
2.5. Методика получения эпоксиполимеров.
2.5.1. Получение полимеров методом катионной полимеризации
2.5.2. Получение полимеров методом катионной полимеризации с последующим аминным отверждением
2.6. Методика определения порядков и констант скоростей реакций.
2.7. Методы исследования свойств полимеров.
2.7.1. Дифференциальнотермический и термомеханический анализ
2.7.2. Определение параметров пространственной сетки эпоксиполимеров
2.7.3. Определение физикомеханических характеристик полимеров.
2.7.4. Определение электрических свойств полимеров.
2.7.5. Определение горючести полимеров методом огневой трубы.
2.7.6. Определение выхода трехмерного продукта.
2.7.7. Определение химической стойкости полимеров
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Синтез и структура комплексов триалкилфосфатов с хлоридами металлов.
3.2. Закономерности полимеризация эпоксидного олигомера ЭД комплексами ТАФ с кислотами Льюиса и свойства полученных полимеров
3.3. Закономерности отверждения олигомера ЭД комплексами ТАФ с кислотами Лыоиса, ТЭТА и свойства полученных полимеров
3.3.1. Влияние ТАФ на свойства эпоксиаминных композиций
3.3.2. Влияние комплексов ТАФ с кислотами Льюиса на кинетику процесса
получения ОЭК на основе ЭД и ТЭТА.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Полученные полимеры обладают высокой адгезионной и механической прочностью, но имеют низкую ударную вязкость, обусловленную жесткостью эпоксиаминной сетки. Полимеризация ЭО осуществляется в основном комплексами трехфтористого бора (кислота Лыоиса) с аминами (электронодонорные соединения). При этом полученные полимеры характеризуются высокой ударной вязкостью за счет образующихся гибких полиэфирных связей. Однако, комплексы трехфтористого бора с аминами являются дорогостоящими высокоплавкими веществами и процесс полимеризации ЭО проводится при повышенных температурах. Для понижения температуры процесса полимеризации необходимы жидкие или низкоплавкие инициаторы, в роли которых могут быть использованы комплексы более технологичных и доступных кислот Лыоиса (хлориды олова, титана, цинка и ниобия) и электронодоноров -триалкилфосфатов (ТАФ). В связи с этим актуальной задачей является синтез и исследование свойств комплексов кислот Лыоиса и ТАФ, разработка технологии последовательного проведения процессов полимеризации этими комплексами и отверждения триэтилентетрамином ЭО с получением полимеров с улучшенными физико-механическими свойствами. Цслыо работы являлось разработка отверждающих систем на основе комплексов триалкилфосфатов (ТАФ) с кислотами Льюиса и триэтилентетрамина (ТЭТА) для ЭО на примере олигомера ЭД-; установление основных закономерностей формирования структуры и изучение свойств полученных полимеров. Взаимодействием ТАФ с кислотами Лыоиса синтезировать соответствующие комплексы, исследовать их структуру и свойства. Изучить закономерности процессов получения полимеров на основе олигомера ЭД- с использованием комплексов ТАФ с кислотами Лыоиса и ТЭТА. Исследовать влияние синтезированных комплексов на технологические и физико-механические свойства эпоксиполимеров. Научная новизна. Впервые синтезированы новые комплексы ТАФ с кислотами Льюиса (хлоридами титана, олова, цинка и ниобия). Установлено, что комплексы являются инициаторами катионной полимеризации эпоксидного олигомера ЭД-. Впервые получены отвержденные эпоксидные композиции (ОЭК) путем последовательной частичной полимеризацией олигомера ЭД- растворами триалкилфосфатных комплексов с кислотами Льюиса в соответствующих ТАФ и доотверждения ТЭТА. Определены основные закономерности влияния комплексов ТАФ с кислотами Лыоиса на формирование структуры и прочностные характеристики ОЭК. Лыоиса, исследованы их структура и свойства. ТАФ и последующим доотверждением ТЭТА эпоксидианового олигомера ЭД- получены полимеры, не уступающие по прочностным свойствам полимерам, полученным катионной полимеризацией ЭД- комплексом трехфтористого бора с бензиламином (катализатор УП 5/Зр), и значительно превышающие по физико-механическим свойствам поликонденсационные полимеры, полученные отверждением ЭД- ТЭТА. ТЭТА, которая была рекомендована к внедрению для изготовления полимерной оснастки в литейном производстве на ООО «Промтрактор-Промлит» (г. Чебоксары). Льюиса, разработанный способ получения эпоксиполимеров полимеризацией олигомера ЭД- растворами этих комплексов в соответствующих ТАФ с последующим доотверждением ТЭТА могут быть использованы в учебном процессе при подготовке специалистов по направлениям «Химия высокомолекулярных соединений» и «Технология и переработка полимеров и композитов». Апробация работы. Результаты работы докладывались: на XVI - XVIII Российских молодежных научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, - ), Республиканской научно-практической конференции «Проблемы молодежи в контексте естественно-научных исследований» (Чебоксары, ), XII международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений - IV Кирпичниковские чтения» (Казань, ), Всероссийской научной конференции «Высокомолекулярные соединения. Наука и практика» (Уфа, ). Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в виде 2 статей, 2 патентов РФ на изобретение, 2 положительных решений по заявкам на изобретение и 5 тезисов докладов на конференциях. Структура и объем диссертации. Работа изложена на 5 стр.