Статья опубликована в рамках: XXXVII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 14 января 2016 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Даирова А.К. СИНТЕЗ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КРАСОК // Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXXVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(36). URL: http://sibac.info/archive/nature/1(36).pdf (дата обращения: 23.09.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СИНТЕЗ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КРАСОК

Даирова Алтынай Картаевна

Магистрантка 2 курса, Казахский национальный университет

им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан

E-mail: dairova92@gmail.com

Ирмухаметова Галия Серикбаевна

научный руководитель, канд. химических наук, доцент, Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан

 

Промышленное производство лакокрасочных материалов (ЛКМ) связано с развитием водорастворимых полимерных покрытий. В различных отраслях промышленного производства в мире с каждым годом используется до 10 миллионов тонн летучих органических соединений [1]. Пары растворителей попадая в атмосферу, оказывают разрушительное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Один из наиболее быстро растущих, популярных и наиболее подходящих для современной концепции промышленных покрытий это - лакокрасочные материалы на основе полиуретана. По сравнению с другими красками, полиуретановые покрытия имеют ряд преимуществ высокие физические и механические свойства, химическая стойкость, имеют хорошую прочность по отношению к любой поверхности обеспечивает высокие защитные свойства покрытий [2]. Полиуретан является одним из полимерных продуктов, изготовленных с помощью реакции полиола с изоцианатом [3].

Полиуретановые дисперсии включают полиуретановые полимеры или полиуретан-полимочевинные полимеры, которые содержат оба уретановые и карбамидные группы и их получают путем реакции полиприсоединения полиолов и полиизоцианатов, полиаминов [4].

Дисперсии полиуретана (ПУД) представляет собой уникальный полимерный материал с широким диапазоном физико-химических свойств и он был использован в различных областях, таких как вспененные материалы, покрытия, клеи и термопластичные эластомеры. Подавляющее большинство исследований нацелены на повышение физико-механических свойств, включая различные полиолы, изоцианаты и NCO/ОН. Полиуретановые дисперсии являются сегментированными полимерами, содержащие мягкие сегменты (ОН), соединенных с жестким сегментом (NCO) уретановой связи. Как правило мягкий сегмент состоит из полигликоля, а жесткий состоит из диизоцианата и удлинителей цепи. Жесткие сегменты полиуретановой дисперсии влияют в частности на твердость и прочность на разрыв; в то время как мягкие сегменты, прежде всего, влияют на удлинение свойства полиуретановой дисперсии [5].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1 Характеристика исходных веществ

Полипропиленгликоль (ППГ), Mw = 1200, 2700, фирмы «Sigma-Aldrich Co.» (США) использовали без дополнительной очистки

http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure8/043/mfcd00084446.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00084446-large.png

Изофорондиизоцианат 98% чистого раствора в воде, фирмы «Sigma-Aldrich Co.» (США)

http://www.mpbio.com/images/product-images/molecular-structure/02155106.png

2,2-бис (гидроксиметил) пропионовой кислота, 98%  фирмы «Sigma-Aldrich Co.» (США) использовали без дополнительной очистки

http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure1/123/mfcd00004199.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00004199-large.png

1-метил-2-пирролидон, N-метил-2-пирролидон,  фирмы «Sigma-Aldrich Co.» США "химически чистый " используют без дальнейшей очистки

http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure2/057/mfcd00003193.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00003193-large.png

Триэтиламин (ТЭА) 99,5% производства «Sigma-Aldrich Co.» США марки "химически чистый" используется без дополнительной очистки

http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure1/097/mfcd00009051.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00009051-large.png

Этилендиамин «Sigma-Aldrich Co.» США марки "химически чистый" используют без дальнейшей очистки

http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/structure4/087/mfcd00008204.eps/_jcr_content/renditions/mfcd00008204-large.png

 

2         Синтез пленок

Полимеризацию проводили в круглодонной трехгорлой колбе на 250 мл оснащенной  механической мешалкой и термометром помещают в водяную баню, установленную на терморегулируемую электроплитку, изофородиизоцианат  и полиол загружали в колбу и смесь нагревали при 85oC в течение 1 часа. После этого, к растворенной смеси были добавлены заготовленные ранее растворы 2,2-бис (гидроксиметил) пропионовой кислоты и N-метил-2-пирролидона, реакция протекала при той же температуре. После того как температура преполимера упала до 40 ° С, группами карбоновой кислоты нейтрализуют с добавлением ТЭА и степень нейтрализации составляет 100%. Смесь перемешивают в течение еще 20 мин, чтобы обеспечить завершение реакции. Затем раствор преполимера который интенсивно перемешивали,. были диспергированы преполимеры с добавлением дистиллированной воды. Наконец, 10% масс. водного раствора этилендиамина добавляли чтобы продлить цепочку при комнатной температуре. Полученную массу охлаждают до комнатной температуры и заливают на стекло и оставляли сушиться до полного высушивания и образования пленок. Пленки были получены путем литья водных дисперсий на выровненные поверхности и в дальнейшем дали им возможность высохнуть при комнатной температуре.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Применение полиэфиров разветвленной структуры значительно увеличивает их жесткость и твердость. На практике обычно используют смеси полиэфиров с различной степенью разветвленности и молекулярного веса, что, естественно, приводит к снижению регулярности структуры полиуретановых пленок. К несовершенствам полиуретанов плёнок можно отнести и низкую неустойчивость при увеличенных температурах к воздействию щелочей, накопление остаток деформаций под воздействием продолжительных нагрузок, крутую подвлаcтность физико-механических свойств от перепадов температуры. Cвойства полиуретановых плёнок модифицируются в весьма cвободных пределах. Полиуретановые плёнки зависят от природы и размаха учаcтков цепи между уретановыми группировками, от строения материала – линейная или сетчатая, молекулярной массы, степени кристалличности. На основании полученных экспериментальных данных  можно сделать вывод, что полиуретановая пленка обладает высокой разрывной прочностью, значительным удлинением, что характеризует эластичность и создает предпосылки к использованию дисперсии в качестве пленкообразователя с возможностью формирования на поверхности текстильных материалов гибкой пленки.

На рисунках 1 и 2 можно заметить, то что при синтезировании добавляли большее количество воды для последующего увеличения прочности. Но исходя из результатов видных на рисунках, пришли к выводу. С добавлением большего количество воды, пленки становились хрупкими, физико-механические свойства терялись. Было предложено оставить, исходную концентрацию воды.

 

 

а)

  б)

 

Рисунок – 1 Полиуретановые пленки на основе  PPG Mм=2700

а) С добавлением 20% воды; б) С нормальной концентрацией воды.

 

а)

б)

Рисунок – 2 Полиуретановые пленки на основе PPG Mм=1200

а) С добавлением 20% воды; б) С нормальной концентрацией воды.

 

Список литературы:

  1. Chaudhuri R.G, Paria S. Core-shell nanoparticles: classes, properties, synthesis mechanisms, characterization, and applications. Chem Rev 2012;112:2373–433.
  2. Che X.C, Jin Y.Z, Lee Y.S. Preparation of nano-TiO2/polyurethane emulsions via in situ RAFT polymerization. Prog Org Coat 2010;69:534–8.
  3. Dui, H.; Zhao, Y.; Li, Q.; Wang, J.; Kang, M.; Wang, X. J Appl Polym Sci 2008, 110, 1396.
  4. Xiao Y. Composite materials outlook at home and abroad. Chem Ind 2012;30(8): 38–42.Е.
  5. Xiong H. Synthesis and study on gradient emulsion polymer. Guang Dong Chem 2009;36(7):16–8.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий