РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
В даному розділі наведені відправні речовини для синтезу нових кремнійвмісних олігоуретансечовинокарбоксилатів калію, а також характеристики використаних в роботі плівкотрівних полімерів (ПТП), модифікаторів, наповнювачів, цільових добавок. Описані методики визначення поверхневої активності синтезованих сполук. Представлені способи отримання водорозбавлюваних плівкотвірних ненаповнених і наповнених композитів, описані методи дослідження процесу їх формування та властивостей із застосуванням ІЧС, рентгенографії, термогравімеричного аналізу. Крім того, описані способи отримання алкідних покриттів і вільних плівок, методи дослідження їх властивостей.
2.1. Відправні речовини і розчинники
Для проведення синтезу кремнійвмісних олігомерів використовували кремнійорганічні поліоли різної хімічної будови та функціональності, синтезовані у відділі хімії сітчастих полімерів, які висушували перед використанням у вакуумі при Р = 5 мм рт. ст. та Т = 500С, наступних формул:
С6Н5 Si ?- О - R- ОН)3,
де R = [?CH2 ?CH(CH3 ) ?О] n ?CH2 ?CH(CH3 ) ?, n = 5
феніл-три[(олігооксипропілен)ол]силан [144] - ММ = 990 г/моль;
n D20 = 1,4540, d = 1,02425 г/см3, % ОН-груп = 5,2;
де R = [?CH2 ?CH(CH3 ) ?О] n ?CH2 ?CH(CH3 ) ?, n = 16
феніл-три[(олігооксипропілен)ол]силан [144] - ММ = 3100 г/моль;
n D20 = 1,4510, % ОН-груп = 1,83;
де R = ?(CH2 )3 - Si (CH3 )2 - O -Si (CH3 )2 - (CH2 )3 ?
феніл-три[(оксипропілентетраметилсилоксипропілен)ол]силан [145] -
ММ = 810 г/моль, n D20 = 1,4650, % ОН-груп = 7,9;
НО?(CH2 )3 ? [ Si (CH3 )2 ?O? Si (CH3 )2]15 ? (CH2 )3 ?ОН
?,?-біс(гідроксипропіл)олігодиметилсилоксан [145] - ММ = 1280 г/моль,
n D20 = 1,4120, % ОН-груп = 3,0.
Як ізоціанатна складова був використаний 2,4-ТДІ, очищений і перегнаний у вакуумі при Р = 5 мм рт. ст. за стандартними методиками. Ткип. = 1070С.
Розчинником при синтезі був ацетон - класифікації "ч.д.а.", Ткип. = 560С.
Амінооцтова кислота - класифікації "ч.", очищена і перекристалізована з води, Тпл. = 4040С.
Гідроксид калію - класифікації "ч.", білі пластівці, ММ = 56,11 г/моль.
Як допоміжна речовина в роботі використана вода - двічі очищена методом дистиляції, рН = 7,0.
2.2. Синтез кремнійвмісних олігоуретансечовинокарбоксилатів калію
Синтез Si-ОУСК1000
В реактор, оздоблений механічною мішалкою, трубкою для подачі інертного газу, термометром і холодильником, завантажували 310 г (0,1 моля) феніл-три[(олігооксипропілен)ол]силану і 52,26 г (0,3 моля) 2,4-ТДІ. В атмосфері аргону при температурі 20?10С та енергійному перемішуванні одержували ІФП, реакція проходила протягом 1 год. Контроль за перебігом процесу здійснювали за даними аналізу NCO-груп, до досягнення олігомером ММ близької до теоретичної. Після цього в реактор вводили 310 мл ацетону, перемішували до повного розчинення ІФП і швидко додавали при енергійному перемішуванні 40,16 г (0,36 моля) калієвої солі амінооцтової кислоти розчиненої в 50 мл води. Реакція утворення калієвої солі кремнійвмісного олігоуретансечовинокарбоксилату - Si-ОУСК1000 має екзотермічний ефект і проходить за 2-3 хв. Синтезований олігомер переосаджували в ацетон і висушували при 600С в сушильній шафі. Вихід цільового продукту складав 97,0 % від теоретичного. Отриманий олігомер представляє собою віскоподібний, стабільний в часі продукт.
Синтез Si-ОУСК300
Si-ОУСК300 одержували за наведеною вище методикою. Співвідношення реагентів складало: 99 г (0,1 моля) феніл-три[(олігооксипропілен)ол]силану, 52,26 г (0,3 моля) 2,4-ТДІ; 39 г. (0,34 моля) калієвої солі амінооцтової кислоти. Вихід цільового продукту - 98,2 %. Отриманий олігомер - віскоподібний продукт.
Синтез Si-ОУСКспирт
Si-ОУСКспирт синтезували за методикою, аналогічною наведеній вище. Співвідношення реагентів складало: 81 г (0,1 моля) феніл-три[(оксипропілен-тетраметилсилоксипропілен)ол]силану і 52,26 г (0,3 моля) 2,4-ТДІ; 39,41 г. (0,35 моля) калієвої солі амінооцтової кислоти. Вихід цільового продукту - 97,5 %. Отриманий олігомер - світложовтий аморфний твердий продукт.
Синтез Si-ОУСКодол
Si-ОУСКодол одержували за методикою, аналогічною наведеній вище. Співвідношення реагентів складало: 128 г (0,1 моля) ?,?-біс(гідрокси-пропіл)олігодиметилсилоксану і 34,8 г (0,2 моля) 2,4-ТДІ; 40,29 г. (0,36 моля) калієвої солі амінооцтової кислоти. Вихід цільового продукту складав 98,0 %. Отриманий олігомер - світложовтий аморфний твердий продукт.
2.3. Характеристика плівкотвірних полімерів
За полімерну основу плівкотвірних композитів нами вибрані водорозбавлювані самоемульговані алкіди марки "Resydrol" фірми Vianova AG (Німеччина), модифіковані прищепленням поліакрилової кислоти АА58, АА46, збагаченої акрилатної складової ГАА15, поліакрилової кислоти і уретановмісної складової АУ43; загальні структурні формули яких представлені на рис.2.1, а характеристика в табл. 2.1.
Плівкотвірні полімери розрізняються структурою, вмістом (15-58%) спеціально розгалужених ненасичених жирних кислот (ЖК) типу тригліцеридів, кількістю та складом нейтралізуючої суміші, а також К.Ч.
АА58
АА46
ГАА15
АУ43Рис.2.1. Загальні структурні формули алкідних плівкотвірних полімерів.
Всі ПТП мають високий - до 47% вміст сухого залишку (нелетких продуктів) і малий (з масовою часткою до 6%) - нелеткого і нетоксичного органічного розчинника бутиленгліколю. Алкідакрилатний кополімер ГАА15 зовсім не містить розчинників. Фізичні показники у всіх ПТП, за виключенням в'язкості, близькі між собою. В'язкість водорозбавлюваних ПТП при потребі легко регулюється розбавленням водою.
Таблиця 2.1 -
Характеристика водорозбавлюваних плівкотвірних полімерів
ПоказникПлівкотвірний полімерАА58АА46ГАА15АУ43Хімічний склад
ОсноваАлкідний полімер на основі розгалужених ЖК, модифікований прищепленням поліакрилової кислотиГібридний алкідакри-л