Силоксануретановые блок-сополимеры на основе карбофункциональных олигосилоксандиолов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Филимонова, Любовь Васильевна АВТОР
кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
2001 ГОД ЗАЩИТЫ
   
02.00.06 КОД ВАК РФ
Диссертация по химии на тему «Силоксануретановые блок-сополимеры на основе карбофункциональных олигосилоксандиолов»
 
 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Филимонова, Любовь Васильевна

1. Введение

2. Обзор литературы

2.1 Полисилоксануретаны

2.2 Полисилоксанкарбонатуретаны

2.3 Силоксан(алкиленоксид)уретаны 20 2.4. Свойства растворов силоксануретанов

2.5 Исследование поверхности силоксансодержащих полимеров

2.6 Модификация органических полимеров силоксансодержащими добавками

 
Введение диссертация по химии, на тему "Силоксануретановые блок-сополимеры на основе карбофункциональных олигосилоксандиолов"

В последнее время все большее развитие получают работы по синтезу и изучению свойств силоксануретановых сополимеров. Сочетание различных по своей природе блоков приводит к получению материалов с комплексом ценных свойств, присущих как кремнийорганическим соединениям (низкая поверхностная энергия, гидролитическая стабильность, гидрофобность. биологическая инертность), так и полиуретанам (высокая механическая прочность, износостойкость, адгезионная прочность).

Основной областью применения органических полиуретанов является получение материалов на основе сшитых полимеров. Линейные полиуретаны остаются все еще достаточно малоизученной областью, но интерес к ним сильно вырос за последние годы. Работ, посвященных растворам таких полимеров, также немного. Между тем, наличие уретановых групп, способных образовывать водородные связи, склонность к ассоциации придают особую специфику этим соединениям. Введение в молекулу полиуретана силоксансодержащего фрагмента, обладающего низкой поверхностной энергией, также обусловливает особенность поведения этих соединений в пленках, в растворах, в смесях с другими полимерами.

Смеси на основе органических полимеров и силоксансодержащих добавок получили широкое распространение. Введение небольшого количества модификатора обеспечивает лучшую перерабатываемость материала, не ухудшая его механические свойства, придает поверхности гидрофобность, биосовместимость, снижает коэффициент трения. Полимерные смеси являются простым и достаточно дешевым способом получения материалов с комплексом заданных свойств. В них может достигаться высокая степень обогащения поверхности силоксановым компонентом. Использование чистого полидиметилсилоксана в качестве добавки приводит к значительному фазовому расслоению смеси уже при очень низких концентрациях, при этом модифицированный слой может легко удаляться с поверхности в процессе эксплуатации. Сочетание органического и силоксанового фрагмента в добавке обеспечивает лучшую совместимость с полимером-матрицей и, следовательно, более устойчивое покрытие.

В задачу настоящей работы входила разработка методов синтеза и изучение свойств силоксануретановых сополимеров на основе олигомерных кремнийорганических диодов - а,со-бис(р-оксиэтоксиметил)олигодиметилси-локсанов (ОКД) и органических диизоцианатов.

Существенным недостатком линейных силоксануретанов является невысокая механическая прочность. Введение в молекулу таких полимеров жестких блоков, в частности, олигокарбонатдиолов, значительно улучшает их прочностные характеристики. В соответствии с поставленной задачей первая часть нашей работы посвящена синтезу и исследованию свойств линейных полисилоксанкарбонатуретанов (ПСКУ) с регулярным чередованием блоков на основе ОКД, олигокарбонатдиолов различной молекулярной массы и 4,4-дифенилметандиизоцианата (МДИ). Методами вискозиметрии, рассеяния света, дилатометрии, седиментационного анализа исследовано поведение ПСКУ в четырех различающихся по своему термодинамическому качеству растворителях (ТГФ, диоксане, СНС13, бензоле), определены молекулярно-массовые характеристики блок-сополимеров в этих растворителях. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) исследовали влияние природы растворителя и структуры раствора ПСКУ, из которого отливали пленки, на строение поверхности.

Вторым направлением работы стал синтез и исследование свойств низкомолекулярных силоксан(алкиленоксид)уретанов (САОУ) с различным чередованием органического и силоксанового блоков на основе ОКД, олиго-алкиленоксидов различной молекулярной массы и 2,4-толуилендиизоцианата (2,4-ТДИ).

Методом РФЭС исследовали возможность использования ПСКУ и САОУ в качестве модификаторов поверхности органических полимеров. В смесях силоксан(этиленоксид)уретанов с ПВХ изучено влияние строения и состава добавки на поверхностную сегрегацию.

2. Обзор литературы

 
Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Филимонова, Любовь Васильевна, Москва

1. Кузнецова В.П., Ласковенко H.H., Запунная К.В. // Кремнийорганические полиуретаны. Киев: Наукова Думка, 1984.

2. Koßmehl G., Neumann W., SchäferН. //Makromol. Chem., 1986, v. 187, № 6, s. 1381.3. Пат. США 4350777. (1982).

3. Райт П., Камминг А. // Полиуретановые эластомеры. JL: Химия, 1973.

4. Hergenties R.W., Yu Xue-Hai, Cooper S.L. // Biomaterials. 1994, v. 15, № 8, p. 635.

5. Yilgör I., Wilkes G.L., McGrath J.E. // Polym. Prepr., 1983, v. 24, № 2, p. 80.

6. Tyagi D., Yilgör I., Wilkes G.L., McGrath J.E. // Polymer. Prep., 1983, v. 24, № 2, p. 39.

7. Yilgör I., Burgaz E., Metin В., Yurtsever E., Yilgör E. // Polymer Prepr., 1999, v. 40, №2, p. 143.

8. Трезвова A.B., Фортунатов О.Г., ЗолотоваЕ.В., Орлов В.В., Корольков Д.Ю. // Высокомолек. соед. А-Б. 1994, т. 36, № 8, с. 1266.

9. Райгородский И.М., Гольдберг Э.Ш. // Успехи химии, 1987, LVI, вып. 11, с. 1893.

10. Райгородский И.М., Листвойб Г.И., Киреев В.В., Копылов В.М., Гольдберг Э.Ш., БронштейнБ.Ю., БрединаЕ.В. //Высокомолек. Соед. Б, 1989, т. 31, № 5, с. 325.

11. Пат. США 5322882 Р.Ж.Х. 1Т114П (1996).

12. Пат. США 5616674 Р.Ж.Х. 9С436П (1998). 20.Заявка ФРГ 3838106 Р.Ж.Х. 6С617П (1991).

13. Заявка Германии 19539290 Р.Ж.Х. 20С439П (1999). 22.3аявка Германии 19710081 Р.Ж.Х. 20С435П (1999). 23.A.C. СССР 1634674 Р.Ж.Х. 20С646П (1991).

14. Ma Chen-Chim, Gu Jen-Tan, Shank Lit-Haur, Yang Jen-Chang, Fang Wen-Chen. // J. Appl. Polym. Sei., 1997, v. 66, p. 55.

15. Пат. США 5324454 Р.Ж.Х. 2Т36П (1996).

16. Пат. США 5025074 Р.Ж.Х. 22С258П (1992).

17. Песецкий С.С., Сторожук И.П., Коваль В.Н., Урбанек Г.О., Смирнова О.В., Киреев В.В. //Пласт, массы, 1995, № 2, с. 21.

18. Пат. США 5530083 Р.Ж.Х. ЗС439П (1999). 29.3аявка ФРГ 3709779 Р.Ж.Х. 13С603П (1989).

19. Колосова Н.Д., Цивинская JI.K. / Всеросс. научно-технич. конф. "Прогресс полим. мат., технол. их перераб. и применение." Ростов-на-Дону, 1995,с. 16.

20. Пат. США 5863627 Р.Ж.Х. 18С395П (1999).

21. Северный В.В., Уклонский Д.А., Бузько Т.И., Власова В.А., Козлова Л.А. Методы получения, свойства и области применения полиоксиалкиленсилоксановых блок-сополимеров. М., 1986.

22. MehraR.H., Mehra A.R. // Colourage, 1995, v. 42, №2, p. 54.

23. Пат. США 5525640 Р.Ж.Х. 13Т182П (1998).

24. Giurgiu D., Hamgiug V., Harabagiu V., Ioneseu M., Mihalache I., Ionescu C. // Met. see. sti. Ser. 4/Acad. RSR, 1992, v. 15, № l, p. 227, Р.Ж.Х. 5C312 (1996).38.3аявка России 92015011 Р.Ж.Х. 17У211П (1998).

25. Пат. США 5492939 Р.Ж.Х. 16Т146П (1998).

26. Пат. США 5620485 Р.Ж.Х. 12П303П (1998). 41.Заявка Германии 448220 (1996).

27. Пат. США 5439609 Р.Ж.Х. Р222П (1997).

28. Пат. США 5607908 Р.Ж.Х. 7Р230П (1998). 44 Пат. США 5422029 Р.Ж.Х. 5Р229П (1997).

29. Alami Е., Abrahmsen-Alami S., Vasilescu М., Almgren М. // J. Colloid, and Interface Sei., 1997, v. 193, № 2, p. 152, Р.Ж.Х. 18C30 (1999).

30. Пат. ФРГ 3445026, C.A. 142917y (1985).

31. Пат. США 5472686 Р.Ж.Х. 18Р250П (1997).

32. Ласковенко H.H., Шевчук О.С., Копылов В.М., Федотов A.B. // Ж. Прикл. Химии, 1996, т. 69, № 11, с. 1913.

33. Андрианов К.А., Мисина В.П., Макарова Л.И., Слонимский Г.Л., Любавская Е.А., Бокарева О.М., Левин В.Ю., Савин В.А., Райгородский И.М. // Высокомолек. Соед. Б, 1978, т. 20, № 6, с. 471.

34. Европейский патент 0332719 Р.Ж.Х. 9С468П (1990). 51.3аявка Японии 2-41325 Р.Ж.Х. 7С596П (1991). 52.Европейский патент 0332719 Р.Ж.Х. 9С468П (1990).53.Пат. США 4528343 (1985).

35. Пат. США 4647643 Р.Ж.Х. 22С490П (1987).55.Пат. США 4412054 (1983).

36. Пат. США 4739013 Р.Ж.Х. 5С432П (1989).

37. Заявка Великобрит. 2207867 Р.Ж.Х. 2Т149П (1990).

38. Пат. США 4839443 Р.Ж.Х. 14С664П (1990).

39. Maassen Н.-Р., Yang J.L., Wegner G. // Macromol. Chem., Macromol. Symp, 1990, v. 39, p. 215.

40. Карманов В.И., Терешатов B.B. // Высокомолек. Соед. А, 1997, т. 39, № 10, с. 1697.

41. Ношей А., Мак-Грат Дж. Блок-сополимеры. М., 1980.

42. Szabo A., Hencsei Р. // J. Oil and Colour Chem. Assoc., 1998, v. 81, № 3,p. 135, Р.Ж.Х. 24У320 (1998). 63.Owen M.J. // Surface Coat. Int., 1996, v. 79, № 9, p. 393, Р.Ж.Х. 5У199 (1997).

43. Михон Сэттяну Кекайси // J. Adhes. Soc. Jap., 1990, v. 26, № 2, p. 81, Р.Ж.Х. 23C219 (1990).

44. Пат. США 5703159 Р.Ж.Х. 14С437П (1999). 66.Заявка ФРГ 4243799 Р.Ж.Х. 23Т89П (1995). 67.Scbmid F. // J. Chem. Phys., 1996, v. 104, № 22, p. 9191.

45. Ymasaki Hirohito, Matsuda Kenya, Ymamoto Tohei, Sargen Osamu. // Jap. J. Polym. Sci. And Yechnol., 1995, v. 52, № 8, p. 465, P.3C.X. 9T55 (1996).

46. Ertil H.Y., Yasar B., Siizer S., Baysal B.M. // Langmuir, 1997, v. 13, № 20, p. 5484.

47. Senshu Kazuhisa, Furuzono Tsutomu, Koshizaki Naoto, Yamashita Shuzo, Matsumoto Takeo, Kishida Akio, Akashi Mitsuru. // Macromolecules, 1997, v. 30, №15, p. 4421.

48. Chen Xin, Gardella J.A., Jr., Ho Tai, Wynne K.J. // Macromolecules, 1995, v. 28, № 5, p. 1635.

49. Zhao J., Rojstaczer S.R., Chen J., Xu M., Gardella J.A., Jr. //Macromolecules, 1999, v. 32, №2, p. 455.

50. Grobe G.L. Ill, Nagel A.S., Gardella J.A., Jr., Chin R.L., Saiwati L. // Appl. Spectrsc., 1988, v. 42, № 6, p. 980, P.^C.X. 6C78 (1989).

51. ZhuangH., Gardella J.A., Jr. //Macromolecules, 1997, v. 30, № 12, p. 3632.

52. Lim F., Ward R., Wen J., Somoijai G. // Macromolecules, 1997, v. 30, № 23, p. 7206.

53. Pike J.P., Ho T. // Chem. Mater, 1996. 8 (4), p. 856.

54. Chapmen T.M., Marra K.G., Orban J.M. // Polym. Prepr., 1996, v. 40, № 2, p. 735.

55. Hwang S.S., Ober C.K., Perutz S., Iuengar D.C., Schnereggenlurger L.A., Kramer E.J. //Polymer, 1995, v. 36, № 6, p. 1321.

56. Yoon S.C., Ratner B.D., Ivan В., Kennedy J.P. // Macromolecules, 1994, v. 27, № 6, p. 1548.

57. ТерешатоваЭ.Н., БаранецИ.В., Терешатов В.В. //Пласт. Массы, 1998, № 7, с. 17.

58. Shi Lengi, Xu Guanfen, Zeng Guodong. // Chin. J. Appl. Chem., 1995, v. 12, № 4, p. 18, Р.Ж.Х. 2C79 (1996).

59. Пат. США 5401578 Р.Ж.Х. 5Т75П (1997).

60. Пат. США 5624985 Р.Ж.Х. 13Т101П (1998).

61. Пат. США 5473002 Р.Ж.Х. 2Т22П (1998).92.3аявка Япония 2302465 Р.Ж.Х. 8Т68П (1995).

62. MaplestonP. //Mod. Plast. Int., 1996, v. 26, №6, p. 107, Р.Ж.Х. 6T90 (1997).

63. Bremnes J., Hill D.J.Т., Killeen M.I., O'Donnell J.H., Pomery P.J., John D.St. // J. Appl. Polym. Sei., 1997, v. 65, № 5, p. 939.

64. Папков B.C., Никифорова Г.Г., Сторожук И.П., Райгородский И.М. // Высокомолек. соед. Б. 1995, т. 37, № 8, с. 1431.

65. Песецкий С.С., Коваль В.Н. // Докл. АН Белоруси, 1992, т. 36, № 1, с. 34.

66. Pesctskii S.S., Jurkouski В., Storozcuk Y.P., Koval V.N. // J. Appl. Polym. Sei., 1999, v. 73, №10, p. 1823.

67. Yügör J., Steckle W.P., Yilgör E. // J. Polymer Sei., Polym. Chem. Ed., 1989, v. 27, №11, p. 3673.4 »

68. Smith S.D., DeSimone J.M., York G., Dwight D.W., Wilkes G.L., McGrath Т.Е. //Pol. Prepr., 1987, v. 28, № 2, p. 150.

69. Chen X., Gardella J.A., Jr. // Macromolecules, 1994, v.27, № 12, p. 3363.

70. Sha'aban A.K., McCartny S., Patel N., Yilgör J. // Pol. Prepr., 1983, v. 24, № 2, p. 130.

71. Ho Tai, Wynne K.J. //Polym. Adv. Technol., 1995, v. 6, № 1, p. 25.

72. Коршак В.В., Виноградова C.B. Неравновесная поликонденсация. М.: Наука, 1972.

73. Саундерс Дж.Х., Фриш К.К. Химия полиуретанов. М.: Химия, 1968.

74. Бадалишина Э.Р., Григорьева В.А., Комратова В.В., Кузаев А.И., Эстрин Я.И., Касумова JI.T., Батурин С.М. / Межд. конф. IRC, М., 1994, т. 3, с. 9.

75. Schwaz E.G. // J. Appl. Polym. Sei., 1970, № 14, p. 71.

76. Ali S.I., Ali S. // Acta Polymeria, 1991, v. 42, № 11, p. 597.

77. Yekta A., Xu В., Duhamel J., Adiwidjaja H., Winnik M.A. // Macromolecules, 1995, v. 28, № 4, p. 956.

78. Эскин B.E. Рассеяние света растворами полимеров. M.: Наука, 1973.

79. Баттерд Г., Трегер Д.У. Свойства привитых и блок-сополимеров. JI.: Химия, 1970.

80. Hugelin С., Dondos А. //Macromol. Chem., 1969, В. 126, s. 206.

81. Scott R.L. // J. Chem. Phys., 1949, v. 17, p. 279.

82. Krigbaum W.R., Wall F.T. // J. Polym. Sei., 1950, v. 5, № 4, p. 505.

83. Tuzar Z., Kratochvil P. // Adv. Colloid Interface Sei., 1976, v. 6, p. 201.

84. Mandema W, Emeis C.A., Zeldenrust H. // Macromol. Chem., 1979, B. 180, №9, s. 2163.

85. Sicora A., Tuzar Z. // Macromol. Chem., 1983, B. 184, № 9, s. 2049.

86. Utijama H., Takenaka K., Mizumori M., Fukuda M., Tsunashima Y., Kurata M. //Macromolecules, 1974, v. 7, № 4 p. 515.

87. Tuzar Z., Sikora A., Petrus V., Kratochvil P. // Macromol. Chem., 1977, B. 178, №9, s. 2743.

88. Lally T.P., Price C. // Polymer, 1974, v. 15, № 5, p. 325.

89. Canham P.A., Lally T.P., Price C., Stubbersfield R.B. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1,1980, v. 76, p. 1857.

90. Selb J., Gallot Y. // Macromol. Chem., 1981, B. 182, № 5, s. 1491.

91. Mandema W., Zeldenrust H., Emeis C.A. // Macromol. Chem., 1979, B. 180, №6,s. 1521.

92. Билобров B.M. Водородная связь. Внутримолекулярные взаимодействия. Киев: Наукова думка, 1991.

93. Тагер A.A. Физикохимия полимеров. М.: Химия, 1978.

94. Techniques of chemistry. V. 2. Physical properties and methods of purification. / Ed. by J.A. Riddick, W.B. Bunger, Т.К. Sakano. New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore: Wiley, 1983.

95. Yilgor I., McGrath J.E. Polysiloxane Containing Copolymers: A Survey of Recent Developments. Advances in Polymer Science. Berlin: Akademie-Verlag, 1988.

96. Patel N.M., Dwight D.W., Hedrick J.L., Webster D.C., McGrath J.E. // Macromolecules, 1988, v. 21, № 9, p. 2689.

97. Chen X., Gardella J.A., Jr., Kumler P.L. // Macromolecules, 1992, v. 25, p. 6621.

98. ГордонА., Форд P. Спутник химика. M.: Мир, 1976.112

99. Игнатов В.Н., Бузланова М.М., Васильева В.А., Виноградова C.B., Чепик С.Д. //Высокомолек. соед. А, 1987, т. 29, № 11, с. 2456.

100. Pertsin A.J., Gorelova М.М., Levin V.Yu., Makarova L.I. // J. Appl. Polym. Sei., 1992, v. 45, p. 1195.6. Выводы