Вплив суміщуючих добавок на кінетику формування та структуру уретановмісних взаємопроникних полімерних сіток - Автореферат

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Сергеєва Людмила Михайлівна, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, завідувач відділу взаємопроникних полімерних сіток доктор хімічних наук, ст.наук.співроб. Захист відбудеться “12” лютого 2003р о 14 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.179.01 Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України / 02160, м.Київ, Харківське шосе, 48, тел. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України (м.Київ, Харківське шосе, 48) В звязку з тим, що поліуретани, завдяки комплексу цінних властивостей, знаходять широке застосування, вивчення впливу суміщуючих добавок на кінетику формування та структуру уретановмісних ВПС представляє значний інтерес і є актуальним. Вирішувалися такі завдання: - розроблення комплексного підходу до вирішення проблеми компатибілізації у напів-та повних ВПС та до вивчення ефекту присутності компатибілізаторів при формуванні таких систем;Початок мікрофазового розділення (тмфр) у досліджуваних ВПС складу ПУ/ПС визначали в ході реакції методом точок помутніння на фотокалориметричному приладі ФПС-3, а також розраховували для них коефіцієнт швидкості наростання флуктуацій концентрації компонентів у системі (Rq), який характеризує швидкість МФР. Дослідження вихідних модифікованих добавками компонентів показали, що введення МЕГ у вихідний ПУ зменшує швидкість його утворення, а ОУДМ має протилежну дію, тоді як введення і МЕГ, і ОУДМ збільшує швидкість полімеризації у порівнянні з чистим стиролом. Схему утворення модифікованої МЕГ напів-ВПС (прищепленої ВПС) можна зобразити так: Збільшення кількості МЕГ в складі напів-ВПС приводить до зниження швидкості утворення ПУ-складової (рис.1, таблиця 1) і підвищення початкової швидкості полімеризації стиролу в системі (до початку автоприскорення), що узгоджується з результатами кінетичних досліджень вихідних і модифікованих чистих ПУ і ПС. Треба відмітити, що при низьких концентраціях МЕГ в складі напів-ВПС початкова швидкість утворення ПС-складової змінюється мало, але при підвищенні вмісту МЕГ (10 мас.%) - різко підвищується (рис.1). На відміну від вихідних напів-ВПС, у системах з МЕГ початкова швидкість утворення ПС-складової не змінюється при підвищенні концентрації ДБДЛО (у вихідних системах - зменшується), а ступінь перетворення стиролу в момент пригнічення полімеризаційного процесу зростає.Аналіз літературних даних показав, що на відміну від сумішей лінійних полімерів, проблема компатибілізації компонентів у ВПС досліджена дуже мало. Вивчено закономірності впливу потенційних компатибілізуючих добавок олігобутадієндіолового каучуку, олеїнової кислоти, олігоуретандиметакрилату і монометакрилату етиленгліколю на формування одночасних уретановмісних напів-та повних ВПС на основі сітчастого ПУ та лінійного або зшитого ПС, а також модифікованих пропілметакрилатом і діетиленгліколем аеросилів на утворення напів-ВПС на основі сітчастого ПУ та лінійного ПБМА. Встановлено ефект добавок на кінетику реакцій формування складових ВПС компонентів, умови МФР в реакційній системі і на релаксаційні і теплофізичні властивості одержаних систем. Дослідження кінетики реакцій утворення складових ВПС компонентів показало, що компатибілізуючі добавки суттєво впливають на швидкості їх одночасного формування. Виявлені ефекти залежать від співвідношення компонентів в системі і можуть бути пояснені хімічною взаємодією компатибілізаторів, які містять різні функціональні групи (гідроксильні, подвійні звязки) з компонентами ВПС, приводячи до можливого утворення прищеплених ВПС.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Аналіз літературних даних показав, що на відміну від сумішей лінійних полімерів, проблема компатибілізації компонентів у ВПС досліджена дуже мало. В звязку з цим, доцільним було більш комплексно і детально підійти до цієї проблеми, оскільки матеріали із взаємопроникною структурою поєднують комплекс цінних властивостей. Значний інтерес у сфері компатибілізації викликають одночасні ВПС, оскільки, це дає змогу вводити суміщуючі добавки безпосередньо перед початком формування таких систем. Нижче наведено оновні результати досліджень.

1. Вивчено закономірності впливу потенційних компатибілізуючих добавок олігобутадієндіолового каучуку, олеїнової кислоти, олігоуретандиметакрилату і монометакрилату етиленгліколю на формування одночасних уретановмісних напів- та повних ВПС на основі сітчастого ПУ та лінійного або зшитого ПС, а також модифікованих пропілметакрилатом і діетиленгліколем аеросилів на утворення напів-ВПС на основі сітчастого ПУ та лінійного ПБМА. Показано принципову можливість компатибілізації фазо-розділених ВПС шляхом введення компатибілізаторів у вихідну реакційну систему. Встановлено ефект добавок на кінетику реакцій формування складових ВПС компонентів, умови МФР в реакційній системі і на релаксаційні і теплофізичні властивості одержаних систем.

2. Дослідження кінетики реакцій утворення складових ВПС компонентів показало, що компатибілізуючі добавки суттєво впливають на швидкості їх одночасного формування. Виявлені ефекти залежать від співвідношення компонентів в системі і можуть бути пояснені хімічною взаємодією компатибілізаторів, які містять різні функціональні групи (гідроксильні, подвійні звязки) з компонентами ВПС, приводячи до можливого утворення прищеплених ВПС. Цим же ефектом можуть бути пояснені зміни часу початку МФР в реакційних системах.

3. При введенні компатибілізуючих добавок, в залежності від співвідношення швидкостей індивідуальних реакцій, спостерігається різний час початку МФР, яке відбувається при різних ступенях перетворення компонентів. Збільшення часу МФР може характеризувати підвищення сумісності компонентів в системі. Таким чином, ефект добавки полягає в зміні часу початку МФР або в його стримуванні (затамовуванні) для найбільш активної добавки (МЕГ).

4. Методом ДСК, аналізу температур переходів і величин інкременту теплоємності, що відповідає даному переходу, розраховано частку і склад міжфазної області між фазами. Встановлено, що компатибілізація приводить до зростання частки міжфазного шару. Остання залежить також від співвідношення компонентів і кінетичних умов формування ВПС.

5. Показано вплив компатибілізуючих добавок на релаксаційну поведінку вивчених повних та напів-ВПС, який полягає у зміні положення і форми релаксаційних максимумів розділених фаз на залежностях механічних втрат від температури. У випадку найбільш ефективної добавки (МЕГ) в системі проявляється лише один достатньо широкий максимум втрат, який вказує на відсутність в системі двох фаз. Ефекти зміни релаксаційної поведінки повязані з кінетичними умовами реакції і показують принципову можливість регулювання релаксаційних і фізико-механічних властивостей компатибілізованих ВПС шляхом введення добавок і зміни кінетичних умов реакції.

Основний зміст викладено в роботах

1. Грищук С.И., Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С. Кинетика образования взаимопроникающих полимерных сеток на основе полиуретана и полистирола в присутствии совмещающей добавки // Вопросы химии и химической технологии. - 2002, №3. - С. 45-51.

2. Бабкина Н.В., Грищук С.И., Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С., Яровая Н.В. Теплофизические и релаксационные свойства взаимопроникающих полимерных сеток на основе полиуретана и полистирола в присутствии совмещающей добавки // Вопросы химии и химической технологии. - 2002, №3. - С. 5-11.

3. Алексеева Т.Т., Липатов Ю.С., Менжерес Г.Я., Грищук С.И. Особенности кинетики образования полиуретанов и полувзаимопроникающих полимерных сеток в присутствии модифицированных аэросилов // Доп. НАН України. -2002, №2. - С. 137-142.

4. Бабкина Н.В., Алексеева Т.Т., Грищук С.И., Липатов Ю.С. Влияние кинетики образования полувзаимопроникающих полимерных сеток на вязкоупругие свойства в присутствии модифицированных аэросилов // Укр. хим. журн. - 2002, - Т. 68, №7-8. - С. 107-110.

5. Грищук С.І., Ліпатов Ю.С., Алексєєва Т.Т., Бабкіна Н.В., Грищук О.І., Ярова Н.В. Композитні матеріали на основі взаємопроникних полімерних сіток поліуретан-полістирол, модифікованих компатибілізуючими добавками // Вопросы химии и химической технологии. - 2002, №4. - С. 72-79.

6. Грищук С.І., Алексєєва Т.Т. Кінетика утворення взаємопроникних полімерних сіток на основі поліуретану та полістиролу // XIX українська конференція з органічної хімії. Тези доповідей. - Львів. - 2001р. - С. 382.

7. Alekseeva T.T., Babkina N., Lipatov Yu., Grishchuk S. Peculiarities of kinetics formation of interpenetrating polymer networks in the presence of modified silica // 4th international conference: “Advances in Plastics Technology (APT ’01)”. - Katowice, Poland. - 2001. - Paper №21.

8. Алексеева Т.Т., Грищук С.И., Липатов Ю.С., Менжерес Г.Я. Влияние модифицированных аэросилов на кинетику образования полувзаимопроникающих полимерных сеток // Украинско-Российский Симпозиум по высокомолекулярным соединениям. Тезисы докладов. - Донецк. - 2001 г. - С. 66.

9. Грищук С.І. Кінетика формування взаємопроникних полімерних сіток на основі поліуретану та полістиролу // Третя всеукраїнська конференція студентів та аспірантів: “Сучасні проблеми хімії”. Збірка тез доповідей. - К.: Київський національний університет імені Тараса Шевченка. - 2002 р. - С. 27-28.

10. Grishchuk S.I., Alekseeva T.T., Babkina N.V., Lipatov Yu.S. Influence of compatibilizing additives on kinetic interpenetrating polymer networks formation and their microphase structure // The 2-nd Ukrainian-Polish Scientific Conference: “The Polymers of special Application”. Scientific conference review. - Ukraine, Dnepropetrovsk. - 2002. - P. 82-83.

11. Alekseeva T.T., Grishchuk S.I., Babkina N.V., Lipatov Yu.S. Composite materials based on interpenetrating polymer networks (polyurethane/polystyrene) // XII International Conference on mechanics of composite materials. Book of abstracts. - Riga, Latvia. - 2002. - P. 8.

12. Grishchuk S.I., Alekseeva T.T., Babkina N.V., Lipatov Yu.S. Interpenetrating polymer networks based on polyurethane and polystyrene: formation kinetics and viscoelastic properties // 2nd International conference: “Polymer Modification, Degradation and Stabilisation” (MODEST-2002). - Budapest, Hungary. - 2002. - Poster F15.