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

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

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

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

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

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

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 85^oC 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)