АНАЛИЗ ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ АКРИЛОВЫХ СОПОЛИМЕРОВ

АННОТАЦИЯ

Изучено окисление и деструкция, полученных акриловых сополимеров, по установленным методам ДТА, ТГ и ДТГ анализа. На основании результатов проведенных исследований, было показано, что полученный стирол-акрил-уретановый сополимер стоек к агрессивным действиям и к действию органических растворителей. Также, в данной работе мы изучили на основе дериватографических показателей термостойкость акрил-стирол-уретановых и акрил-стирольных сополимеров.

ABSTRACT

The oxidation and degradation of the obtained acrylic copolymers was studied according to the established methods of DTA, TG and DTG analysis. Based on the results of the studies, it was shown that the obtained styrene-acrylic-urethane copolymer is resistant to aggressive actions and to the action of organic solvents. Also, in this work, we studied the thermal stability of acrylic-styrene-urethane and acrylic-styrene copolymers based on derivatographic indicators.

Ключевые слова: дериватография, акриловый сополимер, водно-дисперсионные акриловые сополимеры.

Keywords: derivatography, acrylic copolymer, water-dispersion acrylic copolymers.

Введение

В зарубежной литературе приведено, что ведутся исследования по синтезу высокотемпературостойких акриловых сополимеров на основе производных характеристик пленкообразующих сополимеров акриловой кислоты [1,2]. В статье рассматриваются результаты измерения кинетики термоокислительной деструкции на основе акрилового сополимера.

Изучено окисление и деструкция, полученных акриловых сополимеров, по установленным методам ДТА, ТГ и ДТГ анализа. На основании результатов проведенных исследований, было показано, что полученный стирол-акрил-уретановый сополимер стоек к агрессивным действиям и к действию органических растворителей [3,4].

Методы и материалы

В ходе прикладных исследований синтез сополимеров стирола и уретана в различных соотношениях проводили в дисперсионной среде с акриловой кислотой, синтезированной на основе местного сырья, в присутствии инициаторов (пероксодисульфат аммония (NH₄)₂S₂O₈) и дополнительных наполнителей (табл. 1).

Таблица 1.

Характеристики реакционного процесса

В ходе данного исследования рассматривался синтез сополимеров различного состава с использованием широкого спектра добавок (пигментов, связующих, диспергентов и увлажнителей) и инициаторов [5-6].

Результаты и обсуждение

В исследование были проведены и сравнены физико-химические изменения сополимеров, проводимые методом дериватографических исследований, синтезированных из мономеров акриловой кислоты, стирола и уретана в присутствии наполнителей в среде дополнительного растворителя.

Для сравнения приведены некоторые данные по полученным результатам. На кривой ДТА дериватограммы образца стирол-акрил-уретанового сополимера обнаружено три экзотермических эффекта при 196, 259, 415^ОС и два эндотермических эффекта при 238 и 402^ОС. Кривая нагревания ДТА образца стирол-акрилового сополимера характеризуется четырьмя экзотермическими эффектами при 201, 202, 228, 262^ОС и четырьмя эндотермическими эффектами при 197, 217, 254 и 419^ОС (рис. 1 и 2).

Рисунок 1. Дериватографика стирол-акрил-уретанового сополимера

Рисунок 2. Дериватографика стирол-акрилового сополимера

Кинетика потери массы двух акриловых сополимеров от температуры нагревания представлена на (рис. 1 и 2). Как видно из рисунка, в рассматриваемом интервале температуры 100-600^оС потеря массы связана с различными процессами: окислением сополимера, разложением с участием пероксидов, выделением летучих веществ и др. Потеря массы на кривой ТГА при увеличении температуры обусловлена продолжением деструкции двух сополимеров. Этот участок процесса сопровождаются экзотермическим эффектом.

На основании результатов, полученных методами ДТА и ТГА анализа, определили кинетические параметры для различных температурных интервалов процесса. Его преимуществом является возможность вычисления кинетических характеристик во всем температурном диапазоне реакций по одной серии измерений и одному образцу.

В частности, полное термическое разложение стирол акрилового сополимера происходит при температуре 380°С, когда стойкость стирол-акрил-уретанового сополимера происходит при температуре 420°С.

Результаты исследований зависимости потери массы стирол акрилового и стирол-акрил-уретанового сополимеров от температуры представлены в табл. 2. Полученные данные показывают, что в начальных периодах процесса происходит, в основном, прямое окисление полимера со сравнительно небольшой потерей массы v_m.

Скорость потери массы (v_m) определяли методом графического дифференцирования кривой ТГА:

v_m=Δm/Δτ

где, Δm — потеря массы, мг; Δτ — отрезок времени, мин.

Таблица 2.

Анализ результатов дериватографических исследований акриловых сополимеров

В табл. 3. приведены результаты окислительной деструкции и значения энергии активации этого процесса для двух образцов акриловых сополимеров.

Таблица 3.

Результаты термоокислительного анализа акриловых сополимеров

*n - порядок реакции; *Е_а – энергия активации.

Таким образом, в ходе данного исследования изучалась термостойкость стирол-акрилового и стирол-акрил-уретанового сополимеров. По результатам научно исследовательских работ доказана термостойкость стирол-акрил-уретанового сополимера по отношению к стирол-акриловому сополимеру.

Список литературы:

1. Строганов В.Ф., Амельченко М.О., Сабахова Г.И. Исследование основных прочностных и технологических характеристик наполненных водно дисперсионных защитных покрытий // Вестник КХТИ, 2013, № 22. – С. 31-33.
2. Строганов В.Ф., Амельченко М.О. Исследование влияние кислотной активации каолина на свойства водно-дисперсионных защитных покрытий // Известия КГАСУ, 2014, № 4 (30). – С. 284-290.
3. Pietrzak E, Wiecinska P, Pawlikowska E, Szafran M. Colloidal processing
   of Al₂O₃ and BST materials-investigations of thermal stability and decomposition of green bodies. J Therm Anal Calorim. 2017;130:365–76.
4. Ramzi M, Romdhane B, Chartier T, Baklouti S, Bouaziz J, Pagnoux C, Baumard JF. A new processing aid for dry-pressing: a copolymer acting as dispersant and binder. J Eur Ceram Soc. 2007;27:2687–95.
5. Лосев И.П., Тростянская Е.Б. Химия синтетических полимеров. – М.: Химия, 1971. – 616 с.
6. Строганов В.Ф., Амельченко М.О. Адгезия защитных покрытий наполненных модифицированным наполнителем // Клеи. Герметики. Технологии, 2015, № 6. – С. 25-28.