Разработка составов и исследование структуры и свойства новых модифицированных полимерных композиций на основе алкилрезорциновых смол тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Условные обозначения и сокращения принятые в диссертации

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДИФИКАЦИИ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ АЛКИЛРЕ30РЦЙН0ВЫХ И ДРУГИХ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ СМОЛ ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ И НАПОЛНИТЕЛЯМИ (обзор oie -чественной и зарубежной литературы)

2.1. О структуре и свойствах алкилрезорциновых олиго-меров и смол.

2.2. Методы исследования теплофизических,релаксационных и других свойств полимеров

Актуальность проблемы. Среди многочисленных видов химического сырья для производства полимеров большой интерес представляют продукты переработки горючих сланцев. Советский Союз относится к странам, имеющим огромные запасы горючих сланцев и развитую сланце химическую промышленность. В настоящее время для получения мономеров и полимеров используется в основном углеводородное сырье (нефть, природный газ и другие). Применение горючих сланцев и продуктов их переработки значительно сократит расход этих ценных и дефицитных продуктов.

При химической переработке горючих сланцев образуются значительные количества различных алкилированных производных резорцина. Резорциновые смолы на основе алкилрезорцинов приобретают важное практическое значение в качестве клеев при изготовлении клееных деревянных конструкций, а также в качестве мастик для лов, полученных методом модификации важнейших отрас крепления линолеума, ПВХ-плиток и т.п. Этому способствует легкость отверждения резорциновых смол при комнатной температуре и значениях рН, соответствующих нейтральным условиям.

Однако ввиду того, что алкилрезорциновые смолы характеризуются высокой жесткостью и хрупкостью, они до последнего времени не находили широкого применения. Недостатком их является также и то, что модификация алкилрезорциновых смол затруднена из-за ограниченной совместимости с обычными пластифицирующими добавками вследствие большого содержания водной фазы в смоле. Алкилрезорциновые смолы отличаются высокой реакционной способностью (содержат до 15% свободных алкилрезорцинов). Поэтому только разработкой новых эффективных модифицирующих добавок можно целенаправлен© изменять свойства алкилрезорциновых смол с целью повышения технико-экономической эффективности и расширения областей их применения.

Наше исследование является частью комплексной проблемы по "Модификации, изучению структуры, свойств и применения в народном хозяйстве полимерных материалов", включенной в координационный план Госкомитета по науке и технике СССР.

Цель работы. Целью диссертационной работы являлось создание композиционных материалов путем.модифицирования алкилрезорциновых смол эффективными добавками. Для достижения указанной цели в работе решались следующие конкретные вопросы:

- обосновывался выбор эффективных типов модификаторов и наполнителей для алкилрезорциновых смол;

- определялись оптимальные концентрации и рациональный порядок смешения компонентов ;

- исследовались дешормационно-прочностные, технологические, теплофизические и другие свойства модифицированных композиционных материалов различных составов, а также их устойчивость к действию агрессивных сред;

- изучалось влияние модифицирующих добавок и наполнителей на кинетику отверждения алкилрезорциновых композиций и характеристики их фазовой структуры.

Научная новизна. Предложены новые модифицирующие добавки алкилрезорциновых смол - крупнотоннажные побочные продукты химических производств изопрена, морфолина, фенола и ацетона, позволившие снизить хрупкость, повысить деформационно-прочностные, технологические и теплофизические свойства алкилрезорциновых материалов. Для изучения влияния комплексной модификации реакцион-носпособными добавками и наполнителями на кинетические характеристики процесса отверждения алкилрезорциновых смол и релаксационные, теплофизические и другие свойства пространственно-сшитых материалов на их основе, впервые применен метод динамической калориметрии. На основании значений удельной теплоемкости рассчитаны термодинамические параметры композиций различного состава и химического строения в области температур £93-453 К. Установлена корреляция между термодинамической равновесностью структуры модифицированных алкилрезорциновых материалов и их устойчивостью к действию различных эксплуатационных факторов. Установлена взаимосвязь сравнительной доли макромолекул адсорбционного слоя с деформационно-прочностными свойствами наполненных алкилрезорциновых композиций.

Предложена рациональная технология модификации алкилрезорциновых смол низкомолекулярными, реакционноспособными добавками и наполнителями.

Практическая ценность. На основании экспериментальных исследований разработаны композиционные материалы для ряда областей техники на основе модифицированных алкилрезорциновых смол. Введение модифицирующих добавок улучшает прочностные, технологические, теплофизические и другие свойства алкилрезорциновых композиций.

Опытно-промышленная проверка и внедрение разработанных материалов на объектах стройиндустрии Минеельстроя Уз.ССР, Глав-татстроя в качестве антикоррозионной защиты конструкций позволяет получить экономический эффект 150 тыс. рублей в год.

Автор защищает:

- результаты разработки оптимальных составов новых композиционных материалов на основе алкилрезорциновых смол;

- результаты исследования кинетических, теплофизических, механических и структурных характеристик алкилрезорциновых материалов современными физико-химическими методами,, позволяющими направленно регулировать их структуру и эксплуатационные показатели ;

- возможность использования в качестве критерия научно-обоснованного выбора эффективных типов модификаторов и наполнителей алкилрезорциновых композиций - сравнителоной доли макромолекул адсорбционного слоя;

- результаты опытно-промышленной проверки и внедрения разработанных композиционных материалов.

Работа выполнялась на катецре пластических масс Казанского инженерно-строительного института.

Автор выражает благодарность руководству института и кафедры за предоставленную возможность выполнения исследований и коллективу кафедры за интерес к работе и участие в обсуждении ее результатов.

Заключение

На основании вышеизложенного, отЕержденные полимер растворы на основе модифицированных алкилрезорциновых смол могу быть использоеэш е качестве материала для нэлиеного пола и связующего для полкме^й^ОДов,применяемых в строительстве объектов нежилого на*. v яновсон б.л.

Исп.Железова В.С. тел. 32-10-<58

ИВЕ Р.! Д.а-Ю ник ПСМО Самаркандсельстрой строя. Уз.ССР

Садретдинов Т.И. vдекабрь 1982 год

АКТ Комиссия в составе начальника технического отдела Гулямова А.Ш., начальника планового отдела Корметовой Р.И. ПСМО Самарканд сельстроя и заведующего кафедрой пласшмасс Казанского инженерно-строительного института, д.х.н., проф#есора В.А.Воскресенского, составила настоящий акт в том, .что в ПСМО Самарканде ель строй в декабре 19.82года внедрена алкилрезо.рциновая композиция для антикоррвз,ионной защиты строительных конструкций, разработанная аспирантом кафедры пластмасс Казанского инженерно- строительного института М.Н.Шарафутдиновым.

Отличительной особенностью разработанной композиции является введение.в алкилрезорциковую смолу ФР-ЮО этилсиликата в количестве 5 мае. ч., наполнителя 6 молотый кварцевый песок ) и отвердителя параформальдегид ). Композиция характеризуется улучшенной деформационной характеристикой и химстойкостью.

Экономический эффект от внедрения составляет с 1м2 2,12 руб.

Представители ПСМО Самаркандсельстрой:

А.Ш.Гулямов- начальник у технического отдела,

Р.И.Корметова- начальник планового отдела

Представитель Казанского

ИСИ —

В.А,Воскресенский .заведующий кафедрой пласшмасс, д.х.н., профессор

АКТ о внедрении алкилрезорциновой композиции.

Настоящий акт составлен представителями завода ЖБИ - 5 Глав-гагсгроя в лице главного технолога Ефимова В.В., начальника планового отдела Таран 0#Б. и представителя Казанского инженерно-строительного института - заведующего кафедрой технологии производства строительных конструкций, д.т,н#, профессора Соколовой ЮЛ., в том, что разработанная аспирантом Шарафугдиновым М*Н* ал кил резорциновая композиция следующего состава, масс,- ч. :

А л кил резорциновая смола - 100

Параформ альдегид - 15

Модификатор * - [0

Минеральный наполнитель - КО внедрена в качестве антикоррозионного покрытия.

Основной отличительной особенностью разработанной композиции является введение в алкилрезорциновую смолу модифицирующей добавки-побочного продукта производства изопрена.

Композиция характеризуется высокими значениями физико - технических свойств:

Предел разрушающего напряжения при:

Применение композиции приведенного выше состава позволил получить экономический эффект в сумме 50,0 тыс. рублей. сжатии изгибе Химсгойкосгь

- 85 МПа

- 36 МПа

- 0,9

О г завода 1БИ - 5

От Казанского ИСИ

АКТ

Комиссия в составе главного инженера ПМК ~ 3 Мухитдинова,А», начальника планового огдела ПМК ~ 3 Халитовой Н., представителя Казанского инженерноготроительного института д«т*н», профессора Соколовой Ю.А., составили настоящий акт о внедрении антикоррозионного защитного покрытия. Композиция разработана аспирантом кафедры пластических масс Шарафутдиновым М.Н. под-руководством д.х.'Н», профессора Воскресенского В.А«> и д.т.н», профессора Соколовой Ю.А.

Антикоррозионная защитная композиция следующего состава в масс. ч. :

- алкилрезорциновая смола {ФР-ХОО) - 100 огвердитель £параформальдегид) - 15

- модификатор (фенольная смяла) - 10

- наполнитель (кварцевый песок) - 100 обладает высокими физико - техническими показателями.

Разработанный состав применен для защиты железобетонных конструкций. Экономический эффект от внедрения предложенного состава составил 70 { семьдесят) тыс. руб. в год

От ПМК - 3

Главный инженер

А.Мухитдинов

Начальник планового огдела ^л^^^З* Хал и г ов а

От Казанского ИОЛ д^г.н», профессор \-flsj. цг-п ю*А. Соколова рт щ . III я Вт/м.К ФР-ГО0-100 : Полимер, модифицированный: т,к : Параформ -: 15 мас.ч. : ВПП-:10 мас.ч« :Мор,смола:$е1 :10 мас.ч.:Ю и.смола мас.ч. : Этилсили~ :кат~5м.ч.

303 0,279 0,242 0,266 0,277 0,321

313 0,302 0,280 0,292 0,263 0,333

323 0,353 0,310 0,276 0,326 0,327

333 0,360 0,302 0,277 0,331 0,330

343 0,360 0,315 0,281 0,334 0,325

353 0,344 0,314 0,293 0,343 0,344

363 0,348 0,310 0,306 0,341 0,355

373 0,345 0,313 0,315 0,337 0,353

383 0,350 0,319 0,311 0,342 0,363

393 0,342 0,330 0,327 0,351 0,382

403 0,338 0,330 0,331 0,348 0,382

413 0,335 0,327 0,336 0,352 0,385

423 0,331 0,322 0,343 0,348 0,377

433 0,328 0,323 0,344 0,349 0,385

443 0,327 0,329 0,331 0,346 0,377

453 0,321 0,324 0,279 0,327 0,386

463 0,305 0,316 0,260 0,304 0,384

Л , Вт/м.К

ФР-100~100 Полимерраствор, модифицированный: т,°к :Параформ -:15 мас.ч. ¡Керамика -:80 мас.ч. : ВПП-:10 мас.ч. Мор«смола 10 мас.ч. :#ен.смола :10 мас.ч. » * * • :Этилсили- :кат~5 м.ч • • • •

303 0,372 0,484 0,433 0,519 0,468

313 0,395 0,413 0,408 0,457 0,403

323 0,443 0,375 0,417 0,441 0,413

333 0,446 0,406 0,404 0,440 0,406

343 0,449 0,410 0,422 0,436 0,409

353 0,456 0,400 0,404 0,442 0,403

363 0,463 0,439 0,408 0,445 0,395

373 0,440 0,405 0,403 0,441 0,388

383 0,461 0,418 0,409 0,459 0,385

393 0,426 0,399 0,398 0,432 0,361

403 0,431 0,397 0,391 0,434 0,363

413 0,429 0,392 0,384 0,424 0,368

423 0,424 0,381 0,381 0,409 0,359

433 0,417 0,468 0,377 0,420 0,371

443 0,416 0,393 0,379 0,409 0,362

453 0,431 0,402 0,377 0,416 0,371

463 0,426 0,387 0,372 0,405 0,363