Исследование модификации тиоколовых герметиков производными кротонового альдегида

Study of the modification of thyocol seals by derivatives of the croton aldehyde
Цитировать:
Исследование модификации тиоколовых герметиков производными кротонового альдегида // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Нормуродов Б.А. [и др.]. 2018. № 11 (56). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6609 (дата обращения: 22.06.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В работе отражен процесс модификации тиоколовых олигомеров производными кротонового альдегида. Введение НПКА в состав тиоколовых герметиков в количестве 1-3 мас.ч. приводит к увеличению их адгезии к стеклу и дюралю и условной прочности в момент разрыва.

ABSTRACT

The paper reflects the process of modification of thiokol oligomers by crotonic aldehyde derivatives. The introduction of NPKA in the composition of thiokol sealants in the amount of 1-3 wt.h. leads to an increase in their adhesion to glass and duralumin and conditional strength at the time of rupture.

 

Ключевые слова: герметик, производные кротонового альдегида, модификация, физико-механические свойства.

Keywords: sealant, crotonaldehyde derivatives, modification, physicomechanical properties.

 

Введение.

Герметики на основе полисульфидных олиго­меров (ПСО) отличаются высокой газопаронепроницаемостью. К достоинствам таких составов можно отнести то, что они способны отверждаться и сохранять высокий уровень свойств в довольно широком диапазоне отклонений дозировок отвердителя от оптимальных и высокую стабильность компонентов герметика при хранении до использования. Вышеперечисленные достоинства герметиков на основе ПСО, связанные как с природой основной цепи олигомера, так и с активностью концевых меркаптановых групп, по которым происходит отверждение, позволяют успешно применять их в строительстве, где не всегда имеется возможность точного взвешивания компонентов и соблюдения температурных режимов и влажности при приготовлении и проведении герметизации [1, с. 128; 3, с. 153].

Во многих работах получены и исследованы тиоколовые герметики путем модифицирования. В частности, при модификации тиоколовых герме­тиков использованы инден-кумароновые смолы [7, с. 86], полиэфирные и виниловые смолы [2, № 34, 8, с. 663], малеиновый ангидрид [6, с. 29], изоцианаты, акрилаты, олигосиланаты [1, с. 89; 5, с. 52; 4, с.168].

Экспериментальная часть. Образцы для исследований получали смешением герметизи­рующей и отверждающей паст в фарфоровой ступке вручную с помощью шпателя. После смешения полученный состав наносили на стекло, обработанное антиадгезивом, с помощью металлических шаблонов. Отверждение проводилось по ускоренному режиму (3 часа при 110°С) или при нормальных условиях (24 часа при 70°С) в соответствии с ГОСТ 9.038-74.

Обсуждение полученных результатов.

В работе использовался жидкий тиокол с содержанием SH-групп, равным 2,95% масс. и вязкостью 15,5 Пас. В качестве наполнителя использовалась микросфера в количестве 80 мас.ч. Отверждение жидкого тиокола осуществлялось диоксидом марганца в виде отверждающей пасты. Соотношение герметизирующей и отверждающей паст в этом случае составляло 100:10 по массе. В качестве непредельных соединений использовались кротоновый альдегид и его производные различной молекулярной массы и состава с концевыми карбоксильными группами. Ненасыщенные соединения кротонового альдегида вводили в состав герметизирующей пасты в количестве от 0,3 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. тиокола.

Отверждение модифицированных герметиков осуществлялось как при нормальных условиях (20°С, 7 суток), так и по ускоренному режиму (70°С, 24 часа). Введение всех изучаемых ненасыщенных соединений приводит к увеличению жизнеспо­собности (таблица 1). 

Таблица 1.

Свойства тиоколовых герметиков, модифицированных ненасыщенными соединениями

Материал

Количество, мас.ч

Жизнеспособность герметиков,

τ, минут

Условная прочность при растяжении

МПа

Относительное удлинение при разрыве

Еотн, %

А,

МПа

Контрольный

0,0

50

0,95

287

0,53

1,0

140

1,07

273

0,67

2,0

115

1,33

248

0,80

3,0

140

1,38

225

0,87

5,0

225

1,34

208

0,93

Олигоэфиракрилаты

ТТМ-3

МГФ-9

5,0

5,0

120

165

0,82

0,98

55

340

0,77

0,79

Производные кротонового альдегида

1,0

165

1,41

215

1,1

2,0

190

1,47

172

1,13

3,0

235

1,49

125

1,27

4,0

320

1,59

82

1,38

 

Как видно из таблицы 1, с увеличением количества ненасыщенных соединений, а, следова­тельно, содержания именных функциональных групп в молекуле, жизнеспособность увеличивается. Как было установлено из данных по жизнеспособности, при малом содержании ненасыщенных соединений большим замедляющим эффектом обладают соединения с меньшей вязкостью. Это можно объяснить тем, что на начальной стадии отверждения для смол с более низкой вязкостью процессы диффузии протекают более интенсивно, в результате чего усиливается экранирование функциональных групп третичными атомами азота производных, являющегося ускорителем вулканизации.

Введение ненасыщенных соединений сущест­венно влияет на физико-механические свойства герметиков. С увеличением содержания функциональных групп в ненасыщенных соединениях, при постоянном значении ненасыщенности, уменьшается условная прочность при растяжении σp, возрастает относительное удлинение при разрыве Еотн. (рис. 1). Это связано с замедлением скорости отверждения герметика диоксидом марганца и, по-видимому, с формированием более дефектной сетки (при содержании ненасыщенного производного крото­нового альдегида 2,0 мас.ч).

Дальнейшие исследования проводили с использованием ненасыщенной производной кротонового альдегида (НПКА). Было показано (рис. 1), что максимальное изменение всех изученных свойств наблюдается при введении до 2,0-3,0 мас.ч таких ненасыщенных соединений. Следует отметить, что при содержании смолы больше 2 мас.ч прочность изменяется незначительно. Относительное удли­нение при разрыве резко уменьшается при введении даже небольших количеств ненасыщенных производных. Описанный характер изменения свойств, по-видимому, связан с активным участием ненасыщенных связей кротонового производного в формировании трехмерной структуры в процессе отверждения, с образованием более плотной химической сетки.

Рисунок 1. Зависимости σр (1), Eoтн (2) и А (3) тиоколовых герметиков от содержания ненасыщенного соединения НПКА

 

Для оценки свойств герметиков и стабильности при хранении герметизирующей пасты, в составе которой наряду с тиоколом содержится ненасыщенная НПКА, было получено шесть партий герметизирующей пасты. Количество вводимой смолы составило 0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. тиокола. Полученные результаты приведены в таблице 2. 

Таблица 2.

Изменение свойств модифицированного НПКА герметика при хранении

Показатель

51 -УТ-48

Время хранения модифицированного герметика, месяцы

0

1

3

6

1

Жизнеспособность герметика, τ, мин.

60-480

165

170

175

195

2

Условная прочность при растяжении, σр, Мпа

1,00

1,41

1,49

2,15

1,97

3

Относительное удлинение при разрыве, Еотн, %

160,00

215

207

195

175

4

А, МПа,

0,70

1,1

0,98

0,93

0,89

5

Пенетрация, мм-1

120,00

316

305

293

281

 

Из таблицы 2 видно, что по прочности и адгезионным свойствам модифицированный герметик существенно превосходит стандартный герметик 51-УТ-48. Характер изменения пенетрации свидетельствует o том, что химическое взаимодействие НПКА с тиоколом в условиях хранения незначительно. Прогнозируемый срок хранения разработанных составов до использования может составлять шесть месяцев.

Выводы. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что введение НПКА в состав тиоколовых герметиков в количестве 1-3 мас.ч. приводит к увеличению их адгезии к стеклу и дюралю и условной прочности в момент разрыва, причем наиболее высокий комплекс свойств герметикам придают НПКА.

 

Список литературы:
1. Аверко-Антонович Л.А., Кирпичников П.А., Смыслова Р.А. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе. Л., Химия, 1983. - 128 с.
2. А.С. 572480. Опубл. в Б. И. 1977, №34
3. Валеев Р.Р. Высоконаполненные герметизирующие композиции на основе полисульфидных олигомеров // Дисс. канд. техн. наук. Казан. 2004. –С. 153.
4. Минкин B.C., Суханов П.П., Аверко-Антонович Л.А., Кирпичников П.А. Получение и отверждение реакционноспособных олигомеров на основе жидкого тиокола и олигоэфиракрилатов// Всесоюзн. конф. «Радикальная полимеризация». Тез. докл. - Горький. -1989. -с. 168.
5. Смыслова Р.А. Герметики на основе жидкого тиокола. –М.: ЦНИИТЭ, 1974. -83 с.
6. Френкель Р.Ш. Химическая модификация каучуков. –М.: ЦНИИТЭ нефтехим. -1975. -53 с.
7. Шахбазов Г.М., Поликарпов А.П., Аверко-Антонович Л.А. Об опыте использования в составе тиоколовых герметиков иденкумароновых смол// Всесоюзн. конф. «Повышение качества продукции и внедрении ресурсосберегающих технол. в резиновой промыш.» Тез. докл. –Ярославль. -1985. –с.86.
8. Stevens W.H., Journ. of the Oil and Colour Chemists Association, 1969, 42, № 10, p. 663-676.

 

Информация об авторах

академик, АН РУз, директор ООО Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии Республика Узбекистан, п/о Ибрат

Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of LLC “Tashkent Research Institute of Chemical Technology”, the Republic of Uzbekistan, Ibrat

д-р техн. наук, ведущий науч. сотр., Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Dr. Tech. Sciences, Leading Researcher Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent

докторант Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез

Doctoral student of Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

студент Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез

student of Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top