Удароміцні епоксидні клеї з розширеним температурним інтервалом експлуатації

Размещено на http://allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІЙ

УНІВЕРСИТЕТ

05.17.06 - Технологія полімерних і композиційних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Удароміцні епоксидні клеї з розширеним температурним інтервалом експлуатації

Григоренко Тетяна Іллівна

Дніпропетровськ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному науково-дослідному інституті пластичних мас

Науковий керівник Доктор технічних наук, с.н.с. Кочергін

Юрій Сергійович, директор Українського державного науково-дослідного інституту пластичних мас

Офіційні опоненти Доктор технічних наук, професор Євдокименко Наталія Михайлівна,

професор кафедри хімії і технології переробки еластомерів Українського державного хіміко-технологічного університету

Кандидат хімічних наук Суровцев

Олександр Борисович, доцент кафедри хімії і хімічної технології високомолекулярних сполук Дніпропетровського національного університету

Провідна установа Національний університет “Львівська політехніка”, кафедра хімічної технології переробки пластмас, Міністерство освіти і науки України, м. Львів

Захист відбудеться 24 лютого 2006 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.03 при Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8, ауд. 220.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

Автореферат розісланий 4 січня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої

Вченої ради Д 08.078.03, к.х.н., доцент Шевцова К.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Епоксидні полімери (ЕП), завдяки комплексу цінних властивостей - високій адгезії до багатьох матеріалів, малому збігу при затвердженні, високій механічній міцності та жорсткості, малій повзучості під навантаженням, з успіхом використовуються в якості клеїв в різноманітних галузях промисловості та побуті. Але через невисокі тріщиностійкість та ударну в'язкість епоксидні клеї недостатньо працездатні при ударних та вібраційних навантаженнях, термоциклуванні. Тому в науковому і технологічному аспекті проблема пошуку модифікаторів, які забезпечують збільшення динамічної і статичної міцності епоксидних клеїв без зниження модуля пружності і температури склування (Тс) представляється надзвичайно актуальною. Великий інтерес в цьому плані представляє використання термоеластопластів (ТЕП), які являють собою трьох- або поліблочні блок-кополімери, що містять велику частину жорстких блоків. Значна розбіжність в хімічній будові молекул епоксиду і еластомерного блоку ТЕП дає підстави припустити можливість їх фазового поділу, що повинно сприяти підвищенню удароміцності. Одночасне збагачення полімеру жорсткими блоками з високою температурою склування повинне забезпечити збереження теплостійкості.

Другим перспективним шляхом вирішення поставленої мети є введення в епоксидну матрицю теплостійких полігетероариленів, зокрема полісульфонів, які в склоподібному стані мають високу питому поверхневу енергію руйнування завдяки локальній рухливості окремих ділянок основного ланцюга полімеру при температурах набагато нижчих за температуру склування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відділі розробки клеїв, герметиків та покриттів Українського державного науково-дослідного інституту пластичних мас у рамках “Програми науково-технічного розвитку Донецької області”, затвердженої рішенням обласної ради від 22.03.02 г. № 3/25-656 і Державної науково-технічної програми 7.05 “Композиційні матеріали” (№ держреєстрації 0194U026544).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є встановлення науково-обгрунтованого підходу до розробки високоміцних, ударо-, водо- і хімстійких епоксидних клеїв з підвищеними конструкційною жорсткістю та температурою склування на основі системних досліджень структури і властивостей епоксидних полімерів, модифікованих термоеластопластами і олігосульфонами, а також створення асортименту клеїв з поліпшеним комплексом властивостей.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі:

- вивчення комплексу фізико-механічних властивостей і структури епоксидних полімерів, модифікованих блок-сополімерами (БКП) полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду (ПБТ-ПТМО) і полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону (ПСН-ПДМС-ПСН) в залежності від хімічної будови і молекулярної маси блоків, які входять до їх складу, температурного і часового режимів затвердження;

- вивчення впливу додатків блок-кополімерів полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду і полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону на хім-, водостійкість епоксидних полімерів та їх працездатність в умовах розвитку процесів повзучості і релаксації напружень;

- вивчення фізико-механічних, статичних і динамічних в'язкопружних релаксаційних властивостей і структури епоксидних полімерів, модифікованих олігосульфонами в залежності від молекулярної маси, хімічної природи кінцевих груп та концентрації модифікатора;

- вивчення в широкому інтервалі температур порівняльного впливу модифікуючих додатків рідких карбоксилатних каучуків, термоеластопластів, олігосульфонів на деформаційно-міцностні властивості епоксидних полімерів; епоксидний клей температурний полімер

- розробка епоксидних клеїв, які затверджуються без підводу тепла і поєднують високу статичну і динамічну адгезійну міцність з широким температурним інтервалом працездатності.

Об'єкти дослідження: епоксидні полімери, модифіковані термоеластопластами і олігосульфонами різної молекулярної маси, різного типу кінцевих груп, вмісту, температурного і часового режимів затвердження.

Предмет дослідження: встановлення закономірностей формування структури і комплексу фізико-механічних, релаксаційних і адгезійних властивостей епоксидних полімерів, модифікованих термоеластопластами та олігосульфонами і регулювання технологічних і експлуатаційних властивостей клейових матеріалів.

Методи дослідження. Основні результати роботи одержані з використанням сучасних методів досліджень: динамічної механічної спектрометрії, електронної мікроскопії, термомеханічного аналізу. Механічні властивості досліджували при випробуваннях на розтягування. Властивості клейових з'єднань досліджувались при відриві і зсуві, після впливу хімічних середовищ.

Наукова новизна роботи. Вперше вивчено вплив блок-кополімерів полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду і полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону на властивості і структуру епоксидних полімерів в залежності від хімічної будови і молекулярної маси блоків, які входять до їх складу, температурного і часового режимів затвердження. Показано, що блок-кополімери полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду і полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону виявляють модифікуючу дію, а модифіковані композиції після затвердження являють собою двохфазні системи з підвищеними адгезійною і когезійною міцністю, модулем пружності і температурою склування, морозо- і хімстійкістю. Встановлено, що зміцнюючу дію термоеластопластів можливо ефективно регулювати зміною у їх складі співвідношення жорстких і еластичних блоків.

Вперше вивчено властивості і структуру сумішей епоксидних полімерів з олігосульфонами в залежності від молекулярної маси, хімічної природи кінцевих груп модифікаторів, умов затвердження. Встановлено однофазну морфологію епоксидних полімерів, модифікованих олігосульфонами, відсутність кореляції між величинами ударної міцності та інтенсивністю низькотемпературного релаксаційного переходу в епоксидному полімері. Показано, що введення невеликої кількості олігосульфонів приводить до відчутного підвищення механічних і адгезійних властивостей, теплостійкості епоксидних полімерів, уповільнення швидкості повзучості.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень розроблені епоксидні клеї УП-5-233У, УП-5-177Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ, які характеризуються широким температурним інтервалом експлуатації, високою адгезійною міцністю, водо- і хімстійкістю, стійкістю до дії ударних і циклічних навантажень, різких температурних перепадів. Їх впровадження дозволило розширити області використання клейових матеріалів в суднобудівництві, спецтехніці, вугільній промисловості.

Особистий внесок здобувача полягає у самостійному аналізі вітчизняних та закордонних літературних джерел. Самостійно виконані експериментальні дослідження по вивченню впливу додатків термоеластопластів і олігосульфонів на властивості і структуру епоксидних полімерів, інтерпретація та узагальнення отриманих результатів досліджень, освоєна технологія виробництва епоксидних клеїв УП-5-233У, УП-5-177Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ на дослідному заводі УкрдержНДІпластмас і розроблена на них нормативно-технічна документація. Планування експерименту та аналіз результатів досліджень здійснені у співпраці з науковим керівником, д.т.н. Кочергіним Ю.С. К.х.н. Кулик Т.О. приймала участь у обговоренні результатів досліджень. К.х.н. Сторожук І.П., к.х.н. Карат Л.Д. приймали участь у розробці методик синтезу модифікуючих додатків. К.х.н. Подольський М.О. проводив електронно-мікроскопічні дослідження. Пиріков О.В., Лазарева Л.О. - частково приймали участь у виконанні експерименту. К.т.н. Манець І.Г. приймав участь у впровадженні розроблених клеїв на вугільних підприємствах.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на VI республіканській конференції по високомолекулярним сполукам (Київ, 1988); науково-технічній конференції “Композиционные материалы в конструкциях глубоководных технических средств” (Миколаїв, 1991); четвертій і п'ятій промисловій конференції “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (Славське, 2004, 2005); 24-ій і 25-ій міжнародній конференції і виставці “Композиционные материалы в промышленности” (Ялта, 2004, 2005).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 1 огляді, 8 наукових статтях, а також у матеріалах 8 українських та міжнародних науково-технічних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаної літератури зі 210 найменувань і додатку. Дисертація представлена на 151 сторінці, містить 38 рисунків і 12 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі досліджень, наведено дані про наукову новизну і практичну цінність, узагальнено результати апробації роботи.

У першому розділі наведено аналіз науково-технічної літератури та патентно-інформаційних джерел за темою дисертації. Розглянуто сучасні уявлення про структуру, властивості, області використання термоеластопластів і полісульфонів, обґрунтовано необхідність проведення досліджень комплексу властивостей епоксидних полімерів, модифікованих термоеластопластами та олігосульфонами.

У другому розділі розглянуті об'єкти та методи досліджень. Як об'єкти досліджували епоксидні полімери, модифіковані термоеластопластами та олігосульфонами. В якості епоксидної смоли використовували промислову смолу ЕД-20, затверджену диетилентриамінометилфенолом марки УП-583Д. Модифікаторами служили термоеластопласти: блок-кополімери полібутилентерефталат-політетра-метиленоксиду, блок-кополімери полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону із різним вмістом еластичних та жорстких блоків; олігосульфони з кінцевими карбоксильними та фенольними групами різної молекулярної маси

В роботі використані наступні методи досліджень:

Механічні властивості при одноосному розтягуванні (руйнуюча напруга УР і деформація при розриві ер) визначали на приладі типу Поляні з жорстким динамометром і автоматичною реєстрацією вимірюваних величин. Вимірювання навантажень здійснювали з допомогою електротензометричної системи. Максимальна чутливість динамометра - 5·10-4 Н. На цьому ж приладі проводили вивчення процесу релаксації напруження.

Об'єкти досліджень представляли собою плівки товщиною 100 - 150 мкм, отримані при затвердженні полімерних композицій між двома полірованими поверхнями металевих плит, які вкриті тонким шаром антиадгезиву.

Властивості олігосульфонів

Визначена розрахунковим шляхом за формулою:

,

де„ДЕi - внесок кожного атома і типу міжмолекулярної взаємодії до величини эфективної мольної енергії когезії;

NА - число Авогадро;

ДVi - вандерваальсовий об'єм молекули, який складається із вандерваальсових об'ємів атомів.

Термомеханічні дослідження і запис кривих повзучості плівкових зразків проводили на установці, яка забезпечує підтримання постійного розтягуючого напруження на протязі всього досліду.

Динамічні механічні властивості досліджували на крутильному маятнику МК-1 в температурному діапазоні від 223 до 423 К на зразках з розмірами 75х10х0,5 мм при частоті коливань 1 Гц. Температуру протягом вимірювання підтримували з точністю до ± 1 К.

Електронно-мікроскопічні дослідження проводили методом двохступінчастих реплік з крихкого сколу.

Залишкові напруження визначали шляхом вимірювання прогину пружної підложки, на яку нанесена полімерна композиція.

У третьому розділі описані структура та властивості епоксидних полімерів, модифікованих термоеластопластами, які представляють собою трьох- і поліблочні блок-кополімери типу АВА і (АВ)n, що поєднують у собі властивості термопластів і еластомерів.

Крім самостійного використання у виробництві напівпроникних мембран, взуття, в якості клейових матеріалів, ТЕП використовують у вигляді сумішей з термопластичними гомополімерами (полістирол, поліпропілен, полісульфон) з метою зниження крихкості останніх. Модифікуюча дія ТЕП на властивості ЕП до теперішнього часу практично не вивчена. Для того, щоб заповнити цю прогалину, в якості модифікаторів були використані ТЕП обох класів з різним вмістом жорсткого і еластичного блоків:

- полібутилентерефталат-політетраметиленоксидні БКП типу (АВ)n

- полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфонові БКП типу (АВА).

Встановлено, що, на відміну від карбоксилатних каучуків, ТЕП не тільки значно збільшують деформативність ЕП, але й сприяють деякому зростанню міцності, модуля пружності, температури склування. Концентраційні залежності вказаних параметрів мають екстремальний характер, причому положення максимуму та його інтенсивність залежать від співвідношення еластичного і жорсткого блоків у БКП. Для ТС і ЕР ( із збільшенням вмісту еластичного блоку максимуми зсовуються у бік менших концентрацій БКП, а їх абсолютні значення знижуються в разі теплостійкості і збільшуються для ер, що і слід чекати, бо композиція збагачується менш теплостійким, але більш еластичним компонентом. Для параметрів ур та Е залежність їх максимальних значень від співвідношення еластичного і жорсткого блоків більш складна. При збільшенні вмісту блоку ПТМО в БКП від 45 до 65 мас. % спостерігається зменшення ур і Е, однак при вмісті ПТМО 80 мас. % ці показники збільшуються до приблизно таких значень, які характерні для ЕП, модифікованих БЕТ-245. Разом з тим, в області великих концентрацій БКП, зниження міцності і модуля пружності відбувається тим скоріше, чим вищий вміст еластичного блоку. При введенні лише ПТМО (без жорсткого компоненту) ефект зміцнення не проявляється.

Завдяки суттєвому (в 1,5 - 2,5 рази) збільшенню ер ЕП при їх змішуванні з ПБТ-ПТМО, навіть при дуже малому підвищенні статичної міцності (на 10 - 12 %) доволі відчутно збільшується робота руйнування полімерних плівок (рис. 3). Величина ефекту пропорційна вмісту еластичного блоку в БКП. В разі використання в якості модифікатора лише одного ПТМО також має місце підвищення Ар, однак воно виражене значно слабше, ніж в разі його використання у вигляді БКП з ПБТ.

Введення БКП до складу ЕП призводить до зміни їх в'язкопружних властивостей. При цьому доволі відчутно знижуються інтенсивності як Ва- так і бі-переходів, що не є тривіальним фактом, оскільки самі БКП проявляють в дуже широкому інтервалі температур інтенсивну молекулярну рухомість. У випадку вАрелаксації найбільше зниження піку втрат має місце для композицій, які містять БЕТ-245, тобто для БКП з найменшою концентрацією еластичного блоку, тоді як інтенсивність б-піку знижується пропорційно вмісту блоку ПТМО в БКП. Пониження інтенсивності вАпіку при введенні БКП може бути пов'язане із зменшенням частки оксиефірних елементів. Разом з тим очевидно, що таке зниження повинне визначатися тільки кількістю додатку, але не його хімічною будовою. Якщо розглядати жорсткі блоки ПБТ в якості наповнювачів ЕП, стає зрозумілою тенденція до більшого зниження інтенсивності вАпереходуuприЂзбільшенні концентрації жорстких блоків у блок-кополімерах ПБТ-ПТМО.

Що стосується механічних втрат в області бїпереходуu„тоЂїх доволі значне зниження при введенні БКП можна пояснити, якщо підсумувати ряд ефектів:

- зменшення частки епоксидної складової;

- обмеження свободи конформаційних перегруповань поряд з поверхнями розподілу епоксидний полімер - блоки ПБТ і ПТМО;

- збільшення щільності поперечного зшивання ЕП.

Модифікація ЕП блок-кополімерами приводить також до збільшення хімстійкості, морозостійкості та адгезійної міцності, особливо при підвищених температурах випробування.

В багато чому аналогічний характер зміни комплексу властивостей відбувається при модифікації ЕП полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфоновими БКП. В цьому разі модифікуючий ефект визначається величиною молекулярної маси блоків ПСН-ПДМС-ПСН. Для порівняння були досліджені епоксидні полімери з додатками каучуку СКТН. Експериментальні дані свідчать про відсутності ефекту зміцнення ЕП при введенні олігодиметилсилоксанового каучуку марки СКТН.

Аналізуючи результати визначення показника Ар для епоксидних полімерів, модифікованих термоеластопластами та рідкими каучуками, слід відмітити, що при використанні ТЕПзбільшення роботи руйнування хоч і значне порівняно з вихідним ЕП, але воно відчутно нижче, ніж в разі використання каучуків, у всьому інтервалі склоподібного стану епоксидної матриці. В цей же час при підвищених температурах ЕП, модифіковані ТЕП, характеризуються більш високою працездатністю (особливо у випадку ПБТ-ПТМО), ніж епоксидно-каучукові композиції.

Четвертий розділ присвячений аналізу структури і фізико-механічних властивостей епоксидних полімерів, модифікованих олігосульфонами (ОСФ). Встановлено, що до одночасного підвищення механічних властивостей і теплостійкості ЕП приводить їх модифікація олігосульфонами. Ефект збільшення температури склування (Тс) в більшій мірі проявляється в області малих додатків (до 3 - 5 мас. ч.), а його величина екстремально залежить від молекулярної маси олігосульфону. Максимальне збільшення Тс має місце для ОСФ з ММ = 4700 (продукт Б-10-К). В цьому випадку вдається підвищити температуру склування на 27 К.

Модифікація олігосульфонами дає можливість суттєво покращити як деформаційно-міцностні, так і адгезійні характеристики ЕП. При цьому параметр ур достатньо складним чином залежить від концентрації ОСФ. В області малих додатків він різко зростає з утворенням максимуму, величина якого залежить від ММ олігосульфону (причому найбільшу міцність має зразок, який містить Б-10-К). По мірі подальшого збільшення вмісту ОСФ ур зменшується (з тим більшою швидкістю, чим вище ММ), після чого для ОСФ з ММ ?Ь 4700трохи§збільшується (особливо відчутно для Б-10-К), а для Б-50-К залишається практично на одному рівні. Приблизно такий характер мають концентраційні залежності модуля пружності, з тією лише різницею, що у діапазоні великих концентрацій ОСФ збільшення Е спостерігається тільки для Б-10-К. Для інших олігосульфонів Е або мало змінюється (Б-6-К), або зменшується (Б-3-К і Б-50-К), однак це відбувається з меншою швидкістю, ніж в області проміжних концентрацій. Залежності ер та Ар також мають екстремальний характер, причому і для цих параметрів концентрація, при якій вони максимальні, визначається ММ олігосульфону. По абсолютній величині найбільший ефект збільшення Ар досягається при використанні Б-10-К.

Природа кінцевих груп (карбоксильні або фенольні) не відбивається суттєво на величині модифікуючого ефекту. Деякі розбіжності спостерігаються тільки у значеннях Е та адгезійної міцності при відриві, яка вимірювалась при підвищеній (423 К) температурі.

Порівняння модифікуючої дії ОСФ і карбоксилатних каучуків показує, що за величиною когезійної міцності та теплостійкістю епоксидно-сульфонові суміші мають відчутну перевагу над епоксидно-каучуковими. Однак через меншу деформативність значення роботи руйнування (рис. 8) для перших менше при температурах випробування нижче Тс епоксидно-каучукових полімерів. Разом з тим при Т > 350 К епоксидні полімери, які містять ОСФ, перевищують (приблизно у 2 рази) за удароміцністю композиції з каучуком. Значного ефекту по збільшенню працездатності ЕП при дії динамічних навантажень вдається досягти при спільному використанні обох модифікаторів. В цьому випадку вагомий виграш у значеннях Ар спостерігається в області підвищених і, особливо, понижених температур.

П'ятий розділ присвячений клеям, які розроблені на основі проведених досліджень.

Ударо-, водо-, теплостійкий клей марки УП-5-233У має підвищену адгезію до металів, склопластиків, вуглепластиків, вулканізованих гум на основі етиленпропіленових і нітрильних каучуків, характеризується високою ударною та вібраційною міцностю. Ефект досягається за рахунок використання в якості смоляної частини продукту реакції етерифікації епоксидного олігомера з рідким карбоксилатним олігобутадієновим каучуком і спеціального додатку - блок-кополімеру полікарбонат-полібутадієн-полікарбонат. Введення ТЕП дозволило збільшити когезійні характеристики клейової композиції (ур до 55 МПа та Е до 900 МПа) з практично повним збереженням рівня інших показників (адгезійної міцності при зсуві і відриві, ударного зсуву) в порівнянні з епоксидним клеєм УП-5-233-1, який має аналогічну епоксидно-каучукову складову, але не містить у своєму складі ТЕП.

Клей марки УП-5-233У використовується для склеювання та герметизації виробів різноманітного призначення і забезпечує надійну працездатність конструкцій в умовах одночасного впливу ударних, вібраційних навантажень і різких температурних перепадів.

До складу клею марки УП-5-233Ц входить термоеластопласт полісульфон-полібутадієн-полісульфон. Використання даного ТЕП дозволило одержати клейову композицію з розширеним температурним інтервалом експлуатації, яка відрізняється підвищеною адгезійною міцністю в області низьких (173 - 77 К) і підвищених (398 - 573 К) температур та достатньо високою удароміцністю. Клей марки УП-5-233Ц використовується для приклеювання електрорадіоелементів до металічних і полімерних субстратів.

До складу клею марки УП-5-233ГК входить ТЕП полібутилентерефталат-політетраметиленоксид. Клей використовуються для ремонту гнучких кабелів в умовах гірничорудних підприємств і відрізняється підвищеною адгезією до гуми, полівінілхлориду, металу; електростатичною іскробезпечністю; високими діелектричними властивостями, які стабільно зберігаються в процесі експлуатації; еластичністю та удароміцністю; хімічною стійкістю і водостійкістю; можливістю нанесення на вологу поверхню. Дослідження впливу наповнювачів та антипіренів на властивості клею УП-5-233ГК дозволило розробити важкогорючу пасту УП-5-233ГКТ (кисневий індекс > 30), яка використовується для ремонту гнучких кабелів та іншого обладнання безпосередньо в умовах шахти, без підйому на поверхню.

ВИСНОВКИ

1. Визначені науково-обгрунтовані підходи до розробки епоксидних клеїв з підвищеним комплексом механічних, адгезійних та теплофізичних властивостей шляхом їх модифікації блок-кополімерами полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду, полісульфон-поліди-метилсилоксан-полісульфону і олігосульфонами.

2.Встановлено, що введення блок-кополімерів полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду та полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону приводить до утворення двохфазних структур, які характеризуються підвищеними когезійною і адгезійною міцністю, модулем пружності, деформаційною здатністю, а також роботою руйнування модифікованих епоксидних полімерів.

3. Встановлено, що комплекс властивостей епоксидних полімерів, модифікованих блок-кополімерами полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду та полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону можна ефективно регулювати за допомогою зміни співвідношення в них вмісту жорстких та еластичних блоків.

4. Показано, що модифікація епоксидних полімерів блок-кополімерами полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду та полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону сприяє підвищенню їх водо- та хімстійкості, працездатності в умовах розвитку процесів повзучості і релаксації напруження.

5. Встановлено, що модифікація олігосульфонами дозволяє значно підвищити деформаційно-міцностні та адгезійні властивості, а також теплостійкість епоксидних полімерів. Величина ефекту залежить від молекулярної маси олігосульфону та його концентрації.

6. Показано, що за величинами когезійної міцності, жорсткості і теплостійкості досліджені модифікатори мають незаперечні переваги над традиційними каучуками. Значного ефекту по збільшенню працездатності епоксидних полімерів при дії динамічних навантажень, особливо в області підвищених і понижених температур, вдається досягти при сумісному використанні олігосульфону і карбоксилатного каучуку.

7. На основі проведених досліджень розроблено ряд епоксидних клеїв з підвищеною статичною і динамічною міцністю, більш широким температурним інтервалом експлуатації, що розширило можливості використання епоксидних клеїв в суднобудівництві, спецтехніці, при ремонті гірничошахтного обладнання та інших галузях промисловості. Освоєно технологію і виробництво епоксидних клеїв УП-5-233У, УП-5-177Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ на дослідному заводі УкрдержНДІпластмас, на них розроблено нормативно-технічну документацію.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО У РОБОТАХ:

(здобувач змінила прізвище Кобзева на Григоренко)

1. Кочергин Ю.С., Кобзева Т.И., Сторожук И.П., Кулик Т.А., Подольский Н.А., Зайцев Ю.С. Свойства эпоксидных полимеров, модифицированных блок-сополимерами полибутилентерефталата с политетраметиленоксидом // Пласт. массы. - 1987. - № 6. - С. 10 - 13

2. Кобзева Т.И., Кочергин Ю.С., Сторожук И.П. Релаксационные свойства эпоксидно-сульфоновых полимеров // Синтез и свойства эпоксидных, аллильных и акрилатных олигомеров. - М.: НИИТЭХИМ, 1987. - С. 24 - 28

3. Кочергин Ю.С., Григоренко Т.И., Кулик Т.А., Сторожук И.П. Структура и свойства эпоксидных полимеров, модифицированных полисульфон-полидиметилсилоксан-полисульфоновым блоксополимером // Реакционноспособные олигомеры и композиционные материалы на их основе. - М.: НИИТЭХИМ, 1989. - С. 63 - 72

4. Кочергин Ю.С., Сторожук И.П., Кулик Т.А., Григоренко Т.И. Сульфонсодержащие эпоксидные смолы. Обзор // М.: НИИТЭХИМ, 1990. - 46 с.

5. Кочергин Ю.С., Кулик Т.А., Григоренко Т.И. Высокопрочные ударостойкие эпоксидные клеи холодного отверждения // Пласт. массы. - 1993. - № 1. - С. 58 - 60

6. Пыриков А.В., Григоренко Т.И., Кулик Т.А., Кочергин Ю.С. Свойства эпоксидных полимеров, модифицированных полидиметилсилоксановым каучуком // Пласт. массы. - 2004. - № 8. - С. 10 - 11

7. Кочергин Ю.С., Кулик Т.А., Григоренко Т.И., Пыриков О.В. Композиционные материалы для покрытия полов // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. - Вип. 2004 - 1 (43). - Том 2 “Композиційні матеріали для будівництва”. - С. 104 - 108

8. Григоренко Т.И, Кулик Т.А., Кочергин Ю.С. Свойства эпоксидных полимеров, модифицированных термоэластопластами и олигосульфонами // Вопросы химии и хим. технологии. - 2005. - № 4. - С. 86 - 92

9. Кочергин Ю.С., Кулик Т.А., Григоренко Т.И. Клеевые композиции на основе модифицированных эпоксидных смол // Пласт. массы. - 2005. - № 10. - С. 9 - 16

10. Григоренко Т.И., Сторожук И.П., Кочергин Ю.С. Клеи на основе эпоксидно-сульфоновых смесей // Тез. докладов межвузовской научно-технической конференции “Композиционные материалы в конструкциях глубоководных технических средств”. - Николаев, 1991. - С. 23 - 24

11. Кочергин Ю.С., Кулик Т.А., Григоренко Т.И., Лазарева Л.А., Пыриков А.В. Высокопрочные ударостойкие клеевые композиции, отверждаемые без подвода тепла // Труды междун. научно-произв. конф. “100 лет производственной и научной работы центральной лаборатории ГП “Завод им. В.А. Малышева”. - Харьков. - 2003. - С. 124 - 127

12. Григоренко Т.И., Кулик Т.А., Кочергин Ю.С. Клеевые композиции на основе модифицированных термопластичными каучуками эпоксидных смол // Материалы 24 ежегодной международной конференции “Композиционные материалы в промышленности”. - Киев: УНЦ “Наука, техника, технология”. - 2004. - С. 24 - 27

13. Григоренко Т.И., Кулик Т.А., Кочергин Ю.С. Клеевые материалы на основе смесей эпоксиполимеров с олигогетероариленами // Материалы 24 ежегодной международной конференции “Композиционные материалы в промышленности”. - Киев: УНЦ “Наука, техника, технология”. - 2004. - С. 22 - 24

14. Кочергин Ю.С., Кулик Т.А., Манец И.Г., Григоренко Т.И. Композиционный полимерный материал для ремонта гибких кабелей // В кн. “Материалы четвертой ежегодной промышл. конф. “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”, Славское, 2 - 7 февраля 2004 г. - Киев: УНЦ “Наука. Техника. Технология”. - 2004. - С. 107 - 108

15. Григоренко Т.И., Кочергин Ю.С., Кулик Т.А. Клеевая композиция универсального назначения // Материалы Пятой юбилейной Промышленной конференции с междунар. участием “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”. - Киев: УНЦ “Наука. Техника. Технология”. - 2005. - С. 44 - 45

16. Григоренко Т.И., Кочергин Ю.С., Кулик Т.А. Клей специального назначения // Материалы Пятой юбилейной Промышленной конференции с междунар. участием “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”. - Киев: УНЦ “Наука. Техника. Технология”. - 2005. - С. 46 - 47

17. Григоренко Т.И., Кулик Т.А., Кочергин Ю.С. Свойства эпоксиполимеров, модифицированных олигосульфонами // Тез. докладов девятой международной конф. по химии и физикохимии олигомеров “Олигомеры - 2005”. - Москва - Черноголовка - Одесса. - 2005. - С. 302

АНОТАЦІЯ

Григоренко Т.І. Удароміцні епоксидні клеї з розширеним температурним інтервалом експлуатації. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів.

В дисертаційній роботі досліджені структура і властивості епоксидних полімерів, модифікованих блок-кополімерами полібутилентерефталат-політетраметиленоксид, полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфон з різним вмістом жорсткого і еластичного блоків; олігосульфонами з кінцевими карбоксильними і фенольними групами різної молекулярної маси.

Встановлено, що введення блок-кополімерів полібутилентерефталат-політетраметиленоксиду та полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфону приводить до суттєвого підвищення когезійної і адгезійної міцності, модуля пружності, деформаційної здатності, а також роботи руйнування і ударостійкості епоксидних полімерів, причому величину ефекту можна регулювати зміною в ТЕП співвідношення жорстких та еластичних блоків. Показано, що модифікація термоеластопластами сприяє підвищенню водо- та хімстійкості, працездатності в умовах розвитку процесів повзучості і релаксації напруження епоксидних полімерів.

Встановлено, що змішування з олігосульфонами дозволяє значно підвищити деформаційно-міцностні та адгезійні властивості, а також теплостійкість епоксидних полімерів. Величина ефекту залежить від молекулярної маси олігосульфону та його концентрації.

Реалізація результатів досліджень дозволила розробити ряд клейових композицій (УП-5-233У, УП-5-233Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ) з підвищеною адгезійною міцністю, ударо- і вібростійкістю, більш широким температурним інтервалом експлуатації, значно розширила використання епоксидних клеїв в суднобудівництві, спецтехніці, при ремонті гірничошахтного обладнання та інших галузях народного господарства.

Ключові слова: епоксидні полімери, модифікація, термоеластопласти, блок-кополімери полібутилентерефталат-політетраметиленоксид та полісульфон-полідиметилсилоксан-полісульфон, олігосульфони, клеї.

АННОТАЦИЯ

Григоренко Т.И. Ударопрочные эпоксидные клеи с расширенным температурным интервалом эксплуатации. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 - технология полимерных и композиционных материалов. Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 2005.

Установлено, что введение блок-сополимеров со свойствами ТЭП приводит к существенному увеличению когезионной и адгезионной прочности, модуля упругости, деформационной способности, а также работы разрушения и ударостойкости эпоксидных полимеров, причем величину эффекта можно регулировать изменением соотношения жестких и эластичных блоков в термоэластопласте. Показано, что модификация термоэластопластами способствует повышению водо- и химстойкости, работоспособности в условиях развития процессов ползучести и релаксации напряжения эпокcиполимеров.

Установлено, что смешение с олигосульфонами позволяет значительно повысить деформационно-прочностные и адгезионные свойства, а также теплостойкость эпоксиполимеров. Величина эффекта зависит от молекулярной массы олигосульфона и его концентрации.

Реализация результатов исследований позволила разработать ряд клеевых композиций (УП-5-233У, УП-5-233Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ) с повышенной адгезионной прочностью, ударо- и вибростойкостью, более широким температурным интервалом эксплуатации.

Ключевые слова: эпоксидные полимеры, модификация, термоэластопласты, блок-сополимеры полибутилентерефталат-политетраметиленоксид и полисульфон-полидиметилсилоксан-полисульфон, олигосульфоны, клеи.

SUMMARY

Grygorenko T.I. Impact strength epoxy adhesives of wider temperature range under usage. Manuscript.

The dissertation for competition of a scientific degree of candidate technical science on a speciality 05.17.06 - technology of polymeric and composition materials. - Ukrainian State Chemical-Technological University, Dnepropetrovsk, 2005.

It was determined that the introduction of block-copolymers having TEP properties results in considerable increasing of cohesion and adhesion strength, modulus of elasticity, deformation ability as well as destruction work and impact resistance of epoxy polymers with the efficiency being controlled with variation of rigid and elastic blocks ratio in the thermoelastoplastic. It was demonstrated that the modification with thermo-plastics promotes increasing of water- and chemical resistance as well of creep and stress relaxation processes in epoxide polymers.

It was found that mixing with oligosulfones having reactive end groups allows considerable increasing of deformation-strength and adhesion properties as well as heat resistance of epoxide polymers. Efficiency depends on molecular weight of oligosulfone and its concentration.

Realization of investigation results made it possible to develop a number of adhesive compounds (up УП-5-233У, УП-5-233Ц, УП-5-233ГК, УП-5-233ГКТ) having higher adhesive strength, impact- and vibration resistance and wider operating temperature range.

Key words: epoxide polymers, modification, thermal elastoplastics, block-copolymers, polybutyleneterephthalate-polytetramethylene and polysulfone-polydimethilsiloxane-polysulfone, oligosulfones, adhesives.

Размещено на Allbest.ru