Получение термоустойчивых покрытий на основе гидролизированных акриловых эмульсий и кремнийорганических соединений

АННОТАЦИЯ

В статье обсуждается синтез олигомеров на основе кремнийорганических соединений и гидролизованной акриловой эмульсии, а также условия реакции, соотношение веществ в реакции. Термическую стабильность олигомера изучали с помощью молекулярных масс и анализа методом дифференциальной сканирующей флюорографии образцов, взятых при различных температурах.

ABSTRACT

The article examines the synthesis of oligomers based on organosilicon compounds and hydrolyzed acrylic emulsion, as well as the reaction conditions, the ratio of substances in the reaction. The thermal stability of the oligomer was studied using molecular weights and differential scanning fluorography analysis of samples taken at different temperatures.

Ключевые слова: олигомер, гидролизованный, акриловая эмульсия, дифференциальная сканирующая флюорография, вязкость, сшивание, синтез, соотношение, древесина.

Keywords: oligomer, hydrolyzed, acrylic emulsion, differential scanning fluorography, viscosity, crosslinking, synthesis, ratio, wood.

Теоретическая часть. Одно из важных свойств полиорганосилоксанов - их термостойкость. Термостабильность кремнийорганических соединений можно объяснить прочностью -Si-O-химических связей, энергия разрыва которых зависит от природы атомов кремния. Можно сделать вывод, что введение кремнийорганических соединений в виде легковоспламеняющихся добавок улучшает их термические и противопожарные свойства [1].

Одним из наиболее распространенных и эффективных способов уменьшения возгорания олигомерных материалов является использование легковоспламеняющихся веществ.

По механизму действия терморазрывные вещества можно разделить на следующие группы: ингибиторы процесса горения и катализаторы процесса коксования на поверхности олигомера.

Выбор термопары для конкретного продукта - сложный вопрос, поскольку олигомер требует знания эффектов каждого компонента и механизмов взаимодействия друг с другом.

С точки зрения защиты строительных материалов от агрессивного воздействия окружающей среды, а также в технологии нанесения наиболее эффективно нанесение поверхностных покрытий на основе кремнийорганических соединений. Пленка, образующаяся на обработанной поверхности материала, состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода. Кроме того, кремний, с одной стороны, связывается с обрабатываемой поверхностью через кислородный мостик, с другой - связывается с алкильными и арильными радикалами, что приводит к снижению поверхностной влажности объекта [2].

Экспериментальная часть. Молекула гидролизованной акриловой эмульсии содержит такие функциональные группы, как СN, COOH, COONH₂, COONa. Гидролизованная акриловая эмульсия является типичным представителем акриловых продуктов, содержащих карбоксильную группу. В этом случае реакция этерификации между карбоксильными группами и молекулой тетраэтилортосиликата приводит к образованию гидролизованной акриловой эмульсии.

В общих чертах схему реакции шва можно описать следующим образом [3,8].

Также были изучены факторы, влияющие на течение реакции.

Таблица 1.

Свойства олигомера, полученного на основе гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилана в различных пропорциях и при температуре 30°С.

Как видно из таблицы 1, когда количество тетраэтоксиксана в соотношении гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилана увеличивается, количество петель в полученном олигомере также увеличивается, что приводит к увеличению вязкости. Когда соотношение компонентов составляет 100:20, он становится полутвердой массой по мере увеличения сшивки. На основании вышеизложенного исследование продолжили с оптимальным соотношением 10:1 (100:10).

Также. изучена кинетика сшивания олигомера при различных температурах (табл. 2).

Таблица 2.

Свойства олигомера, полученного на основе гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилана при разных температурах и 100:10

Изучен процесс шитья при полной температуре компонентов, полученных на основе оптимального соотношения (таблица 2). С повышением температуры подвижность карбоксильных групп в гидролизованной акриловой эмульсии увеличивается. В результате наблюдается изменение результатов вязкости реакционной смеси. При повышении температуры олигомер превращается в полутвердую массу из-за поперечного сшивания. Следовательно, взаимодействие гидролизованной акриловой эмульсии с тетраэтоксиланом может привести к образованию гидрофобного термостойкого кремнийорганического олигомерного материала. Условия эксперимента, соотношение компонентов позволяют получать кремнийорганические олигомеры с заданными свойствами путем регулирования температуры, что, в свою очередь, указывает на возможность управления процессом получения олигомеров с заданными свойствами [5].

Проведен дифференциальный сканирующий флюорографический анализ кремнийорганического олигомера, полученного на основе гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилана. Термонанальный анализ проанализированных образцов проводили с использованием анализатора Netzsch Synchronous STA 409 PG(Германия), K-type Low RG Silver. Все измерения проводились в атмосфере инертного азота со скоростью потока азота 50 мл / мин. Диапазон измерения температуры 25-370°C, скорость нагрева 5K / мин. Количество пробы на одно измерение 5-10 мг. [6] (рис.1).

Рисунок 1. Тепловое изображение дифференциального сканирующего флюорографического анализа кремнийорганического олигомера на основе гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилола

Из полученных изображений термостабильности можно сделать вывод, что проявляется термическое поведение композитного материала в интервале температур 20–390⁰С. Масса в диапазоне 90–130°C = 7,49% связана с потерей адсорбированной воды. Кроме того, до 390°C наблюдается постепенная потеря массы образца со скоростью 0,2%/мин. Общая потеря веса образца в измеренном диапазоне составляет 12,5% [4,7].

В таблице 3 приведены результаты исследования изменения термических свойств кремнийорганического олигомера, полученного на основе гидролизованной акриловой эмульсии и тетраэтоксилана, по отношению к древесной массе.

Таблица 3.

Зависимость наступления термостабильного состояния от количества легковоспламеняющегося олигомера

Вывод: Результаты показали, что увеличение вязкости с увеличением количества (олиго) полимера способствует образованию пленки на поверхности древесины, но не проникает во внутреннюю поверхность древесины, поэтому рекомендуется использовать 1-3% древесины с разбавленными растворами (олиго) полимера на основе ГАЭ + TЭOС.

Однако следует отметить, что термическая стабильность невысока по сравнению с другими синтезируемыми кремнийорганическими олигомерами.

Список литературы:

1. Akhmedov V.N., Niyozov L.N., Panoyev N.Sh., Vakhmudjonov S.M. Production and application of hudrophobizing polimer compositions // International journal of advanced research in science, Engeneering and Technology, India, Vol. 5, Issue 11, November 2018. page7340-7345
2. Альмяшев В.И., Гусаров В.В. Термические методы анализа. Учебное пособие. Санкт-Петербург. 1999. -С.5-19.
3. Атоев Э.Х. Исследование взаимодействия солей хрома и цинка с различными органическими реагентами. Вестник Бух ДУ. Бухара 2020. № 3. С. 53-57.
4. Ахмедов В.Н., Ниязов Л.Н., Рузиева К.Э., Рахимов Ф.Ф., Паноев Н.Ш. Гидрофобизация в строительстве. (монография).- Издательство Бухара, Дурдона, 2018. c160.
5. Захаревич А.В., Стрижак П.А. Пожарная опасность взаимодействия источников ограниченного теплосодержания с легковоспламеняющимися жидкостями // Ж. Пожарная безопасность. 2011.№ 4.С.70-75.
6. Н.Ш Паноев., В.Н.Ахмедов. Кремнийорганик бирикмалар асосидаги теплоизоляцион қопламаларнинг янги таркибини яратиш ва хоссаларини ўрганиш // Фан ва технологиялар тараққиёти. Илмий-техникавий журнал, Бухоро, 2019 №3. 64-69 б.
7. Б. Собиров., В.Н Ахмедов., Н.Ш.Паноев. Влияние параметры на выход кремнийорганическых мономеров // Сборник трудов международной научно-технической конференции студентов, магистрантов на тему Молодежь-залог будущей великой степи. Шымкент, 2019. С 294-296.
8.  Сапаев Х.Х. Исследование влияния компонентов ПВХ композитов на их физико-химические свойства и разработка кабельных пластиков пониженной горючести. Диссер.раб.докт.техн.наук. Нальчик. 2015.С. 169-172