Эпоксидті шайырлардың түрлері мен қасиеттері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. Әдеби шолу
1.1.Эпоксидті шайырлардың пайда болуының
қысқаша тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1.2. Эпоксидті шайырлардың құрылымы
мен
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1.3. Эпоксидті шайырларды алудың технологиялық процесі ... ... ... ..7
1.4. Эпоксидті олигомерлердің физико –
химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
1.5. Эпоксидті композициялардың құраушы бөліктері ... ... ... ... ... ..12
1.6. Эпоксидті шайырларды қатайту, олардың қатайған күйіндегі
құрылымы мен қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
1.7. Эпоксидті композициялардың
қолданылу аймағы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2 3
2. Сараптамалық бөлім
2.1. Рективтерді дайындау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
2.2. Эпоксидті шайырлардың құрамындағы эпоксидті топтардың
санын анықтау және қатайту ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30
2.3. Қатайтылған эпоксидті шайырдың ерігіштігін сапалық анықтау...32
2.4. Көрсеткіштерді талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
Пайдаланған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .35

Кіріспе
Менің жұмысымның мақсаты – эпоксидті олигомердің құрамындағы
эпоксидті топтардың санын анықтау және қатайғаннан кейін эпоксидті шайырдың
қасиеттерін зерттеу болып табылады.
Алғашқы рет эпоксидті шайырларды швед химигі П. Кастан 1938 жылы
синтездеді, және олардың алғашқы қолданылу аймағы тістерді пломбылау болды.
Эпоксидті шайырлардың өндірісі екінші дүниежүзілік соғыс алдында АҚШ
пен Еуропада жүргізілген зерттеулерден басталды. Алғашқы шайырлар –
эпихлоргидриннің бисфенол А – мен реакциясының өнімдері – өнеркәсіптік
масштабтарда 1947 жылы алынды. 1950 жылдардың аяғында диглицидил эфирінен
жаңа эпоксидті шайырлар өндірілді. 1960 жылдардың аяғында өнеркәсіппен
шайырлардың 25 түрі игерілді. Бұл этапта эпоксидті шайыр термині жалпы
мағынаға ие болып, қазіргі уақытта көптеген материалдар жасау үшін
қолданылады [1].
Өзінің бастапқы түбірі бойынша эпоксидті сөзі эпиграф,
эпителий, эпидермис сөздеріне ұқсас. Эпи жоғарғы деген мағынаны
білдіреді, оксид түбірі құрамында оттектің бар екендігін көрсетеді, ал
жалпы бұл атау жоғарыда оттегі бар деген мағынаны береді. Эпоксидті шайыр
молекуласында эпоксидті деп аталатын кем дегенде екі функционалды топ
болады. Эпоксидті топқа шайырдың негізігі қасиеттері тәуелді, сондықтан
молекуладағы эпоксидті топтардың меншікті үлесі олигомердің негізігі
сипаттамасы болып табылады.
Эпоксидті шайырлар термореактивті пластиктер класына жатады және фенол
мен полиэфирлер сияқты материалдарға ұқсас болып келеді. Эпоксидті
шайырларда бағалы қасиеттердің жоғары болуы, олардың өнеркәсіпте кең
қолданылуына алып келді. Эпоксидті шайырлар, аз мөлшерде кемуі, жеңіл
қатаюы, желімдеуші қосылыстың жақсы химиялық тұрақтылығы мен жоғары
беріктілігінің болуының арқасында әмбебап болып табылады [2].

1. Әдеби шолу
1.1 Эпоксидті шайырлардың пайда болуының қысқаша тарихы
Эпоксид сөзі epi – үстінде және oxy – қышқыл деген екі грек
түбірлерінен құралған. Эпоксидті қосылыстардың пайда болу тарихы мен кең
түрде дамуы өткен жүзжылдықтың басына келеді, 1908 жылы танымал орыс химигі
Н.А. Прилежавыймен алкендерді қышқыл қатысында тотықтыру реакциясы ашылды,
ол реакция ғалымның есіміне ие болды [1].
1930 жылдардың ортасында неміс ғалымы П.Шлак аминдердің эпоксидті
қосылыстармен әрекеттесу нәтижесінде түзілетін, бірнеше эпоксидті топтардың
молекуласының құрамында болатын жоғары молекулалы полиаминдердің алу әдісін
патенттеді (Пат.2136928 АҚШ). 1936 жылы швейцар ғалымы П. Кастан бисфенол А
- ны эпихлоргидринмен әрекеттестіру арқылы, фтал ангидридімен әрекеттесу
нәтижесінде балқымайтын және ерімейтін күйге айналатын, янтар түсті,
тұтқырлығы төмен шайырды синтездеді. Ол мұндай шайырларды тіс протездері
мен кейбір құйылмалы бұйымдар өндірісінде қолдануды ұсынды. Ашылған жаңалық
кешірек танымал Ciba фирмасымен патенттелді (Пат. 211116 Швейцария).
1936 жылы америка химигі С. Гринли Devoe – Reynolds фирмасымен бірлесе
отырып, қорғаныш қабаттарын алу үшін ұсынылған, бірнеше ұқсас шайырларды
синтездеді (Пат. 2521911 АҚШ). Бұл бағыт біршама пайдалы екені анықталды.
Бірақ мұндай шайырлардың бірінші сәтті өндірістік алынуы тек 1947 жылы іске
асырылды. Содан соң 10 жыл ішінде олардың өндіріс көлемі 13,6 мың тоннаны
құрады, ал кейінгі 6 жыл ішінде 3 есеге артты [1 – 2].

1.2. Эпоксидті шайырлардың құрылымы мен сипаттамасы
Эпоксидті шайырлар – құрамында келесідей реакциялық – қабілетті
(эпоксидті) топтары бар қосылыстар болып табылады:

О

олар негізгі молекула тізбегінің бойында немесе соңында орналасады.
Мұндай шайырлардың негізін эпихлоргидриннің құрамында гидроксил тобы бар
қосылыстармен (дифенилолпропанмен , бифенолдармен, ди – және полиолдармен)
немесе сілтілік ортадағы аминдермен сұйықталуы арқылы алады.
Эпоксидті шайырлар – тығыздығы 1150 – 1210 кгм3 болатын, түсі ашық
сарыдан қоңыр түске дейінгі, ацетонда, толуолда, ксилолда, кетондарда жақсы
ериді; суда, тұздардың, қышқылдардың және сілтілердің ерітінділеріне
тұрақты; радиоактивті сәулеленудің әсеріне тұрақты тұтқыр сұйықтық болып
табылады [3].
Қатайтылған эпоксидті шайырлар (олигомерлер) сызықты құрылымды
төмен молекулалы полимерлер болып табылады. Қатайту процесінде
қатайтқыштарды енгізбегенде физико – механикалық көрсеткіштері төмен
болатын төмен молекулалы қосылыстар түзіледі. Эпоксидті шайырлардың
номенклатурасы мен қасиеттері 1 кестеде берілген.
Кесте 1
Эпоксидті шайырлардың түрлері мен қасиеттері
Маркасы Нормативі Тығыздығы, Тұтқырлығы Эпоксидті
гсм3 топтардың
мөлшері, %
1 2 3 4 5
ЭД – 16 МЕСТ 10587 - 72 1,17 – 1,18 58°С кезінде 14 – 18
шарикті
вискозиметр
бойынша 100 с
ЭД – 20 МЕСТ 10587 - 72 1,16 – 1,17 25°С кезінде 12 20 – 22,5
– 14 Па·с
ЭД - 22 МЕСТ 10587 - 72 1,15 – 1,16 25°С кезінде 9 –22 артық
13 Па·с
1 2 3 4 5
ЭД - 40 ТУ–6–10–077–70 1,18 20°С кезінде 16 – 21
ВЗ–4 бойынша 25
– 60с
ЭА МРТУ 6-05-1190-69 - 25°С кезінде 21 – 30
0,1-0 Па·с
ЭЦ – Н МРТУ 6-05-1252-69 - - 28
ЭАФ-400 ТУ П-607-68 - - 13,5
УП–546 ВТУ 189-6-66 1,25 - 1,30 - 18 – 23
УП-563 ТУ П -211-69 - 80°С кезінде 2,46 – 9
Па·с
Оксилин – ТУ П -631-68 1,24 – 1,33 20°С кезінде 1,510 – 17
5А – 15 Па·с
Оксилин – ТУ П -631-68 1,29 – 1,33 20°С кезінде 10 8,5 – 10
5В – 35 Па·с
ДЭГ – 1 МРТУ 6-05-1223-69 - 40°С кезінде 24
0,07 Па·с
ТЭГ – 1 МРТУ 6-05-1223-69 - 25°С кезінде 10 19
Па·с
ЭМ – 34 ВТУ НЧ-6-14-71 - - 8 – 11

Эпоксидті қосылыстардың кластары өте көп, бірақ өнеркәсіп пен
құрылыста басты түрде, 2,2 – ди (п – оксифенил) – пропанның (дианның,
бисфенол А – ның) эпихлоргидринмен сұйықталуы арқылы алынатын эпоксидті
диандық шайырлар кең түрде қолданылады:

О

С

О

Бұл осы шайырларды алу тиімділігімен және технологиялылығымен
түсіндіріледі. Бұл шайырлар негізінде жасалағана композициялар жақсы
деформациялық қабілетімен және физико – механикалық сипаттамаларымен
ерекшеленеді.
Бұл шайырларға тән негізігі ерекшелік – композициялардың
технологиялық қасиеттеріне, торланған полимердің құрылысына қатайтқыштың
химиялық табиғаты мен құрылысының үлкен дәрежеде әсер етуі болып табылады
[4].

1.3. Эпоксидті шайырларды алудың технологиялық процесі
Эпоксидті шайырларды алу үшін дифенилолпропан (диан немесе бисфенол
А) мен эпихлоргидрин кең практикалық қолданыс тапты. Эпоксидті шайырды алу
реакциясы келесі схема бойынша жүреді:
H H H

+ C
2NaOH
О H

O C

n

Реакцияның негізгі өнімі

С

О

Реакция NaOH ерітіндісінің қатысында сілтілік ортада жүреді. Төменде
эпоксидті шайырды дайындаудың рецептурасы мен технологиясы берілген.
Құрамы:
• Дифенилолпропан – 100 массалық бөлік (1,0 моль).
• Эпихлоргидрин – 93 массалық бөлік (2,3 моль).
• Күйдіргіш натр (10 – проценттік ерітіндісі) – 35 массалық бөлік (2,0
моль)
Дифенилолпропан балқу температурасы 154-156°С болатын, бос фенол мөлшері
0,1% - тен, ылғал мөлшері 1% - тен аспайтын қатты кристалл болып табылады.
Эпихлоргидрин – қайнау температурасы 116-118°С, тығыздығы 1,15 –
1,16, жарқыл температурасы 40,5°С, негізігі заттың құрамы 98 - 99% болатын
түссіз сұйықтық [5].
Қазіргі кезде эпоксидті шайырларды үш негізгі әдіспен алады:
1. протон беруге қабілетті екі – және көп атомды фенолдарды, спирттерді,
аминдерді, қышқылдарды келесі дегидрохлорлау сатысында эпоксидті
топтың регенерациясы жүретін эпихлоргидринмен әрекеттесуі;
2. органикалық қышқылдармен, мысалы сірке үсті қышқылы немесе құмырсқа
үсті қышқылымен, әлде пероксидтермен және оттектің
гидропероксидтерімен қанықпаған қосылыстарды эпоксидирлеу арқылы;
3. құрамында эпоксидті топтары бар, қанықпаған мономерлерді полимерлеу
және сополимерлеу реакциялары арқылы [6];
Тотықпайтын болаттан жасалған және су буы мен араластырғыштан тұратын
реакторға эпихлоргидринді жүктейді де 40-50°С-қа дейін қыздырады.
Араластырғышты іске қоса отырып, біртіндеп дифенилолпропанды енгізеді.
Дифенилолпропан еріп, біртекті ерітінді алынған соң, өлшеуіштен жіңішке
ағынмен күйдіргіш натр ерітіндісін қосып, 60-70°С – да 1,5 – 2 сағат бойы
жалағасатын сұйықталу процесін жүргізеді. Осы уақыт бойы араластырғыш іске
қосылып тұруы қажет. Содан кейін аппараттың жылытқышын өшіреді,
араластыруды жалғастыра отырып суды жүктейді. Араластыруды тоқтатқан соң
түзілген шайырдың тұнуына уақыт береді. Қабаттардың бөлінуі 40-50°С
температурада тезірек жүреді. Тұнған су қабатын бөледі (үстіңгі), ал қалған
шайырды 40-50°С температурада жылы сумен шаяды. Су мөлшері көлем бойынша
анықталады ( әдетте екі-, үш еселі). Жуу ( араластыру,келесі кезекте су
қабатының бөлінуімен жүретін тұндыру) реакция кезінде түзілген ас тұзының
толық жойылуына дейін жалғасады. Жуу құрамында хлор мен сілтінің болуына
сынамамен (жуылған сулардың) тексеріледі.
Шайырдың кептірілуі сол аппарата жүргізіледі. Ол үшін шайырды 40-50°С
– қа дейін қыздырады, тік схема (вакууммен) бойынша тоңазтқышты қосады да,
тоңазтқышта судың сұйықталуы және шайырдың көбіктенуі тоқтағанға дейін
кептіреді. Шайырдың кептірілуін вакуумсыз да атмосфералық қысым мен шамамен
120°С температурада жүргізеді. Шайырдың кептірілуі 20-25°С температурада
түссіз шайыр сынамасы алынғанға шейін жүргізіледі. Дайын шайырды алюминиден
жасалған ыдысқа төгеді.
Бастапқы компоненттердің молярлық арақатынасына тәуелді негізігі
өнімдер сұйық, тұтқыр және қатты болуы мүмкін.
Тұтқырға (жоғары молекулалы) қарағанда сұйық шайырдың жууын жүргізу
біршама жеңіл, бастапқыда төмен молекулалы шайырды алады, оны
дифенилолпропанның есеп бойынша қажетті мөлшерімен балқытады, осылайша
қажетті жоғары молекулалы шайырды алады [5].

1.4. Эпоксидті олигомерлердің физико – химиялық қасиеттері
Эпоксидті шайырлар құрылысы бойынша тізбектің соңында реакциялық
қабілеті жоғары эпокситоптары бар жай полиэфирлер болып табылады.
Эпоксидті шайырлар түсі ашықтан қою қоңырға дейінгі сұйық, тұтқыр
немесе қатты термопластикалық өнімдер болып табылады. Олар ароматты
еріткіштерде, күрделі эфирлерде, ацетонда жеңіл ериді, бірақ қабыршақ
түзбейді, себебі жіңішке қабатта қатаймайды (қабыршақ термопластикалық
болып қалады).
Эпоксидті шайырлар галогендердің, қышқылдардың, сілтілердің
әсеріне тұрақты, металлдарға жоғары адгезияға ие. Эпоксидті шайыр өндіруші
маркасына байланысты, балға ұқсас сарығыш түсті мөлдір сұйықтық немесе
гудрон тәріздес қоңыр қатты масса болып келеді. Сұйық шайыр әр – түрлі
түсті болуы мүмкін – ақ және түссізден қою қоңыр түске шейін. Толтырғышсыз
модифицирленген, таза шайыр келесі қасиеттерге ие:
• Иілгіштік модулі: ;
• Беріктілік шегі: ;
• Тығыздығы: .
Эпоксидті шайырларға құрамында қозғалғыш сутек атомы бар
қосылыстармен әсер еткенде, олар жоғары физико – техникалық қасиеттерге ие,
үш өлшемді балқымайтын және ерімейтін өнімдер түзе отырып, қатаюға
қабілетті. Осылайша, эпоксидті шайырлардың өзі емес, ал олардың
қатайтқыштармен және катализаторлармен қоспасы термореактивті болып
табылады [7].
Жоғары молекулалы қосылыстардың химиялық айналулары көптеген маңызды
өнеркәсіптік процестер мен полимерлі материалдардың эксплуатациясы кезінде
жүзеге асатын қасиеттерінің өзгеруінің негізі болып табылады. Ұзын тізбекті
макромолекулалардың қатысумен жүретін химиялық реакциялардың заңдылықтарын
білу, жоғары молекулалы қосылыстардың маңызды қасиеттерін толық түсіндіріп,
жақсартуға мүмкіндік береді.
Макромолекулалар мен оның құрамына кіретін буындар мен функционалды
топтартардың әр – түрлі айналуларының төмен молекулалы қосылыстардың
химиялық реакцияларынан айырмашылығы жоғары. Кейбір химиялық айналуларға
төмен молекулалы қосылыстар химиясында ұқсасы жоқ (мысалы, деструкция
реакциялары).
Жоғары молекулалы қосылыстардың химиялық айналулары рекциялардың үш
негізгі типінен тұрады:
1) полимерлену дәрежесінің өзгеруінсіз жүретін, полимераналогиялық және
ішкі молекулалық айналулар;
2) жоғары молекулалы қосылыстардың торлы құрылымының түзілуімен жүретін
молекуларалық немесе тігілу реакциялары;
3) полимерлену дәрежесін төмендететін және макромолекуладағы химиялық
байланыстың үзілуімен жүретін деструкция реакциялары.
Жоғары молекулалы қосылыстардың химиялық айналулары, олардың жүруінің
статикалық сипатымен байланысты композициялық біртекті емес өнімдердің
алынуына алып келеді. Бұл реакциялар ешқашан аяғына дейін жүрмейді және
олардың тізбегінде тізбек бойына әр – түрлі түрде таралған, химиялық
өзгерген немесе өзгермеген буындар болады. Буындар мен топтардың қосынды
құрамы бірдей, әр – түрлі жоғары молекулалы қосылыстарда композициялық
біртектіліктің болмауы, макромолекулалардың бірдей дәрежеде химиялық
реакцияға түспеуімен түсіндіріледі.
Жоғары молекулалы қосылыстардың химиялық айналу процестеріне:
макромолекула тізбектерінің иілгіштігі және олардың конформациясы, молекула
үсті түзілімдер мен олардың морфологиясының болуы, жоғары молекулалы
қосылыстардың фазалық және физикалық күйі әсер етеді.
Эпоксидті шайырларды қатайту торлы (кеңістіктік) полимерлердің
түзілуіне алып келетін, молекуларалық реакция (тігілу реакциясы) болып
табылады. Эпоксидті шайырлар үшін қатайтқыштар ретінде әртүрлі заттар
қолданылады: диаминдер (гексаметилендиамин, метафенилендиамин,
полиэтиленполиамин), карбон қышқылдары немесе олардың ангидридтері (малеин,
фтал) [8].
Эпоксидті шайырлар жоғарыда көрсетілген қатайтқыштармен қоспада
келесі бағалы қасиеттерге ие, термореактивті композицияларды түзеді:
➢ шайырлар қатаятын материал бетіне жоғары адгезияға;
➢ жоғары диэлектрлік қасиеттерге;
➢ жоғары механикалық беріктілікке;
➢ жақсы химиялық тұрақтылық пен суға тұрақтылыққа;
➢ қатайту кезінде ұшқыш өнімдерді бөлмейді және аз кемуімен
ерекшеленеді (2 - 2,5 %).
Көптеген басқа шайырлардан еркшеленетін, эпоксидті шайырлардың жоғары
физико – техникалық қасиеттері, олардың молекуласының құрылысымен, ең
бастысы – эпокситоптардың болуымен анықталады.
Шайырдың құрамындағы эпокситоптардың болуы, шайырды қатайту үшін
қажет қатайтқыш мөлшерін анықтайтын, эпоксидті шайырлардың маңызды
сипаттамаларының бірі болып табылады. Шайырдағы эпоксидті топтардың саны
келесідей анықталуы мүмкін:
1. Эпоксидті топтардың мөлшері массалық үлеспен. Эпоксидті топ ретінде,
топтың 43 – ке тең эквивалентті массасын алады.
2. 100 г шайырдағы эпоксидті топтардың грамм – эквивалент санына тең,
эпоксидті санмен.
3. Құрамында 1 грамм – эквивалент эпоксидті топтары бар шайырдың
массасына (граммен) тең, эпоксидті эквивалентпен [5].

1.5. Эпоксидті композициялардың құраушы бөліктері
Қатайтқыштар. Шайырларды қатайту үшін эпоксидті топтармен
әрекеттесетін қосылыстар қолданылады. Кеңістік – тігілген полимерлерді
алудың дәстүрлі әдісі болып, поликонденсациялау (сұйықталу) және иондық
полимерлену, әрі келісу табылады.
Қатайтқыштар ретінде, сілтілік (аминдер, амидтер, Льюис негіздері)
және қышқылдық (қышқыл ангидридтері, фенолдар, Льюис қышқылдары) сипаттағы
қосылыстар мен қоспалар қызмет етеді.
Шайырға әсер ету сипаты бойынша қатайтқыштарды екі топқа бөледі:
эпоксиолигомерлердің тігілетін сызықты полимерлі тізбектері және
шайырлардың полимерленуі арқасында молекулалардың тігілуін тудыратындар
[3].
Аминдік қатайтқыштар шайырдың құрамындағы эпокситоптарға шамалас,
эквивалентті мөлшерінде сатылы түрде қосылады. Мұндай заттарға келесілер
жатады: полиаминдер, полиамидтер, аминоаддуктар, полисульфидтер, май
қышқылдары, фенолды және карбамидті шайырлар. Ең кең таралған қатайтқыштар
болып келесілер табылады: аминдер мен амидтер (этилендиамин, диэтилендиамин
ДЭДА, триметилендиамин ТМДА, диэтилентриамин ДЭТА, гексаметилендиамин ГМД,
метафенилендиамин МФДА, триэтиламин ТЭА, полиэтиленполиамин ПЭПА, пиридин,
дециандиамид, төмен молекулалы полиамидті шайырлар) және қышқыл
ангидридтері (малеин ангидриді МА, фтал ангидриді ФА, янтар ангидриді ЯА,
пирамеллит ангидриді ПА, ангидридтер қоспасы), әрі басқа да қосылыстар.
Осы қатайтқыштар әсерінен эпоксидті шайырлар торланған үш өлшемді
құрылымға ие болатын, ерімейтін қосылысқа айналады. Бұл процесс кәдімгі
температурада және қатайтқыштың түріне байланысты жылудың бөлінуі немесе
сіңірілуімен қатар жүреді.
Аминдік қатайтқыштардың шайырмен әрекеттесуі нәтижесінде эпоксидті
сақинаның үзілуі және аминнің қосылуы жүреді, қосымша қандай да бір
заттардың бөлінуі жүзеге аспайды. Бұл қатайтқан кезде эпоксидті шайырлардың
аз мөлшерде кемуімен түсіндіріледі. Бұл кезде түзілетін екіншілік аминдер
шайырдың келесі молекулаларымен реакцияға түседі, нәтижесінде тігілу
жүзеге асады.
Температураны +50 – ден +100°С – қа дейін жоғарылату, әрекеттесуге
түспеген эпокситоптар мен аминдердің тез төмендеуіне әкеліп соқтырады.
Реакция үлкен мөлшерде жылудың бөлінуімен жүреді. Ди – немесе
полиаминдердің қосылуы, біріншілік аминдермен салыстырғанда, полимердің
біршама тығыз торланған құрылымын түзуді қамтамасыз етеді.
Эпоксидті олигомерлердің аминдермен әрекеттесу реакциясының механизмі
кеңістіктік – тігілген құрылымның түзілуімен жүреді.
Құрылым түзілу процесіне поликонденсация (сұйықталу) процесінің
химиялық әдісімен қатар, кеңістіктік тор түзілуінің физикалық шарттары да
әсер етеді. Алайда поликонденсациялау процесінде полимерлік тізбек осы
химиялық процестің уақытымен салыстырғанада баяу түзіледі және салыстырмалы
түрде бастапқы сатыларда барлық олигомерлер алынып тасталады, ұзын
тізбектер терең айналулар кезінде пайда болады. Поликонденсацияланаған
макромолекула кез – келген ұзындықтың әр – түрлі фрагменттерінен түзіледі.
Полимерлену әдсімен торланған полимерлердің түзілуі,
поликонденсациялану әдісінен кинетикалық жағынан да, әрі топологиялық
жағынан да толығымен ерекшеленеді.
Бастапқы сатыларда түзілген полимер өз олигомерінің сұйытылған
ерітіндісінде болады. Бұл кезде клубоктың сығылуына, оның гель – эффект
көлемінде өсуіне және полимерлену фронтының түзілуіне әкеліп соқтыратын,
ішкі молекулярлы тігілу реакциясы тез жүреді. Топологиялық тұрғыдан
қарағанда, бастапқы сатыларда полимерлі тізбектердің концентрациясы өте аз
болады. Сондықтан да олардың конформациясы молекула мен ортаның
энергетикалық әрекеттсеуімен анықталады. Сұйытылған ерітіндіде полимерлік
тізбектер арасында тігілу реакциясы басып озады.
Шет елде аминдік қатайтқыштар ретінде негізінен диэтилентриамин және
триэтилентетрамин қолданады. Осындай қосылыстардың кейбір жоғары аминдермен
қосындысы болып табылатын техникалық қоспаны елімізде полиэтиленполиамин –
ПЭПА (ТУ 6 –02–594–80) деген атпен өнеркәсіппен шығарылады.
ПЭПА түсі ашық сарыдан қою қоңырға дейінгі, аммиактың иісі бар және
тығыздығы 1000 кгм3 болатын май тәріздес сұйықтық болып табылады.
ПЭПА орнына УП – 0619 (ТУ 15П – 736 – 71) маркалы оксиэтилирленген
диэтилентриаминді қолдану ұсынылады.
Өнеркәсіпте аминдік қатайтқыштардың кең түрде таралғанына қарамастан,
олардың бірнеше кемшіліктері де бар. Құрамының тұрақсыздығына әкелетін
аминдік жұптардың жоғары ұшқыштығы және олардың уландырғыш қабілеті; үлкен
экзотермия және соның салдарынан, жоғары температуралық деформациялар мен
кернеу; нақты мөлшердің қажеттілігі; қатайтқыш енгізгеннен кейін эпоксидті
композициялардың өмір сүру қабілетінің төмендеуі.
Амидті қатайтқыштар. Соңғы кезде қатайтқыштар ретінде келесі маркалы
төмен молекулалы полиамидтер – өсімдік майларының димерленген
қышқылдарының, жоғары акрилаттар мен монокарбон қышықылдарының
полиэтиленполиаминдермен поликонденсациялану өнімдері қолданылады: Я 18 –
21; С 18 – 20; Т 18 – 20; ПО –16; ПО –17а,; ПО – 90; ПО 200 – 202; ПО –
300; И – 5; И – 5Т; И – 5М; И – 6М және т.б.
Полиамидтермен қатайтудың негізінде, полиамидтердің аминотоптары мен
шайырдың эпокситоптарының арасындағы әрекеттесу жатыр. Осы аддитивті
реакциямен қатар, үшіншілік аминотоптарымен катализденетін эпоксидті
шайырдың полимерлену реакциясы жүреді.
Бұл қатайтқыштар эпоксидті шайырларды қатайтып қана қоймай, оларды
пластифицирлейді. Эпоксидті – полиамидті композициялар аз мөлшерде суды
сіңіруге, жоғары атмосфералық тұрақтылыққа ие. Егер бұл қатайтқыштар
шайырды біршама тез қатайтпаса, УП – 6062 маркалы фенолдың
диметиламинометил үдеткішін енгізеді. Тұтынушыларға ыңғайлы болу үішн УП –
5 – 319 маркалы И – 5М қатайтқышының осы үдеткішпен дайын қоспасы
шығарылады.
Химиялық тұрақтылығын жақсарту үшін - ЭС – К2 маркалы шайырды, ыстық
қатайту үшін – АМ – 4 маркалы, улы әсерді төмендету мақсатында – А – 40
маркалы ароматты аминді қатайтқыштар қолданылады.
Жоғарыда көрсетілген қатайтқыштар, құрамы бойынша нақты аминдік саны
бар, тұрақты заттар болып табылады, бұл эпоксидтерді фуранды және
полиэфирлі шайырлармен модификациялағанда, шайырды қатайтудың толықтығын
қамтамасыз етеді.
Эпоксидті композицияларды тез қатайту үшін, диэтилентриаминнің артық
мөлшеріндегі ЭД – 22 шайырдың аминоөнімінің ерітіндісі болып табылатын, УП
– 0617 маркалы қатайтқышты қолданады.
+20°С температурада алифатты қатайтқыштармен қатайтқан кезде, қатаю
процесі бастапқы 2 – 4 сағатта біршама тез тез жүреді және 1 ай бойы төмен
интенсивті түрде жалғасуы мүмкін.
Аминофенолды қатайтқыштар. Аминофенол типтес қатайтқыштардың дәстүрлі
полиамидтермен (ПЭПА, ДЭТА және т.б) салыстырғанда, қатайтуды төмен
температурада, жоғары ылғалдылықта композитті материалдардың беріктігін
арттыру жағдайында жүргізу мүмкіндігімен тиімді ерекшеленеді.
Мұндай қатайтқыштар ретінде АФ – 2 маркалы, Агидол АФ – 2 және Агидол
АФ – 2М қатайтқыштары қолданылады.
АФ – 2 маркалы қатайтқыш фенолдың, формальдегид пен аминнің тікелей
синтезі арқылы алынады. Агидол АФ – 2 және Агидол АФ – 2М маркалы
қатайтқыштар – Агидолдың сәйкесінше, этилендиамин мен ПЭПА өндірісінің
кубтық қалдығымен қайта аминдеу арқылы алынады.
Агидол АФ – 2 – ні ылғалды жағдайларда және 10 – 15°С – қа дейінгі
температурада жүргізілетін жұмыстарда қолдануға болады. Бұл қатайтқыштың
оптималды концентрациясы ЭД – 20 маркалы шайырдың 100 масс. санына 35 – 40
масс. санды құрайды.
Агидол АФ – 2М маркалы қатайтқыштың Агидол АФ – 2 маркалы қатайтқыштан
арзанырақ болу себебі, ол ПЭПА өндірісінің кубтық өнімінен алынады және
біршама жоғары деформациялық – беріктілік көрсеткіштер кезінде
беріктіліктің арту жылдамдығын қамтамасыз етеді.
Барлық аминофенолды қатайтқыштар эпоксидті композицияларды жаңа салынған
бетонды бұрынғысымен жабыстыру үшін қолдануға мүмкіндік береді [9].
Модификаторлар. Эпоксидті шайырларды модификациялау үшін
пластификаторлар, еріткіштер, мономерлі және олигомерлі өнімдер, беттік –
активті заттар қолданылады. Сонымен қоса, модификациялау жаңа шайырлардың
синтезі арқылы, біршама эффективті қатайытқыштар мен қатайту
катализаторларын қолдану арқылы, рецептуралық модификациялау жолымен, яғни
толтырғыштар, пластификаторлар мен басқа да қоспаларды енгізу арқылы
жүргізілуі мүмкін.
Эпоксидті композициялардың құрылымының түзілу процестеріне әсер ету
сипаты бойынша модифицирлейтін заттарды келесі топтарға бөлуге болады:
❖ пластифицирлейтіндер;
❖ сұйылтқыштар;
❖ физико – механикалық қасиеттерді жақсартатындар;
❖ су және химиялық тұрақтылықты арттыратындар;
❖ құрылым түзілу процестерін қалыпқа келтіретіндер.
Пластифицирлейтін қоспалар.
Эпоксидті композициялардың сынғыштығын төмендету үшін келесі
пластификаторлар кең қолданылады: дибутилфталат (ДБФ), трифенилфосфат,
диоктилсебацинат, МГФ – 9 және ТГМ – 3 маркалы полиэфирлер.
Дибутилфталат (ДБФ) – бутил спирті мен ортофтал қышқылының күрделі эфирі,
спирт пен эфирде еритін, түссіз немесе ашық сарығыш, майлы сұйықтық.
Трифенилфосфат – фенол мен фосфор қышқылының эфирі; балқу температурасы
+48°С – ден төмен болмайтын ақ түсті ұнтақ.
Трикрезилфосфат – фторфосфор қышқылы мен крезолдардың күрделі эфирі.
Қышқылдығымен, ұшқыш заттардың құрамымен, жарқ ету мен күлділіктің
температураларымен бір – бірінен ерекшеленетін екі сорты шығарылады.
МГФ – 9 маркалы полиэфир – метакрил қышқылының, фтал ангидриді мен
триэтиленгликольдің сұйықталу өнімі, ароматты көмірсутектерде еритін ашық
сары түсі сұйықтық.
ТГМ – 3 маркалы полиэфир – күкірт қышқылының қатысында метакрил қышқылы
мен триэтиленгликольдің сұйықталу өнімі, ароматты еріткіштерде еритін сары
– қоңыр түсті сұйықтық.
Эпоксидті композциялар үшін жақсы пластификаторлар полиамидтер,
полиэфиракрилаттар, беттік – белсенді заттар – алкамон ДС, катапин, ОП – 4,
ОП – 7, әрі жоғары май қышқылдары – олеин, пальмитин; нафтен қышқылдарының
винил эфирлері, тас көмір шайыры мен қалдықтар, мұнай, мұнайлы гудрон, ағаш
қарамайы, битумдар, сланецті шайырлар; окситерпенді еріткіш; антраценді
май, скипидар және т.б болып табылады [10].
Сұйылтқыштар.
Қоспалардың сұйылтқыштары ретінде толуол, ацетон, дихлорэтан, скипидар,
окситерпенді еріткіштер қолданылады. Сонымен қоса, бұл заттар қоспалардың
өмір сүру қабілетін 2 – 4 есеге арттырады. Сұйылтқыштар ретінде, әрі м –
крезол, винилді мономерлер, полиамидтер мен каучуктер, карбамидті, фурилді
және фенолформальдегидті шайырлар қолданылады.
Толтырғыштар.
Эпоксидті композиттер үшін толтырғыштар ретінде кремнеземді материалдар
(кврцты құм, аэросил), карбонатты материалдар (доломит, диабаз), көміртекті
материалдар (графит, кокс, күйе) және алюминий мен магнийдің сулы
силикаттары (каолин, тальк) қолданылуы мүмкін.
Эпоксидті (полиэфирлі де) шайырлар негізінде жасалған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.