Хімічне модифікування епоксидних смол (оліго)діолами

Abstract

Дисертація присвячена встановленню закономірностей синтезу на основі епоксидних смол функційних гідроксилвмісних олігомерів, які містять у своїй структурі первинну й вторинні гідроксильні та іншу функційну групу, зокрема, епоксидну, пероксидну, карбоксильну, акриловий фрагмент. Як вихідні речовини використовували епоксидні смоли ЕД-20 і ЕД-24, 1,4-бутандіол, політетрагідрофуран, пероксидну похідну епоксидної смоли ЕД-24, адипінову і акрилову кислоти. Як каталізатори вивчені 1,4-діазобіцикло[2,2,2]октан та гідроксид калію (КОН), триетиламін, а також четвертинні амонієві солі, зокрема, бензилтриетиламоній хлорид (БТЕАХ) та каталітичну суміш, що складалася з четвертинної амонієвої солі та КОН. Розраховані ефективні константи швидкості реакції та енергії активації для синтезу кожного олігомеру. Запропоновані механізми протікання реакції з використанням як моделі реакції “діол – епоксидна смола” в присутності каталітичної суміші, що складається з гідроксиду калію й бензилтриетиламоній хлориду. Структура синтезованих олігомерів підтверджена хімічними та спектроскопічними методами аналізу. Склад олігомерів встановлений із використанням оберненофазової високоефективної рідинної хроматографії. Вивчена термічна стійкість отриманих продуктів та їх структуруючі властивості. ІЧ сектроскопічними дослідженнями вcтановлений хімізм процесу формування епокси-олігомерних сумішей на основі промислової епоксидної смоли ЕД-20 та 4,4′-дифенілметандіізоціанату у присутності синтезованих олігомерів. Показано, що синтезовані олігомери можна використовувати як додатки при створенні захисних покрить, бітум-полімерних сумішей та сумішей на основі бутадієн-акрилонітрилового каучуку з метою підвищення їхніх експлуатаційних характеристик. Диссертация посвящена установлению закономерностей синтеза на основе эпоксидных смол гидроксилсодержащих функциональных олигомеров, в структуре которых присутствуют первичная и вторичные гидроксильные, а также иная функциональная группа, в частности, эпоксидная, пероксидная, карбоксильная, акриловый фрагмент. В качестве исходных веществ были использованы эпоксидные смолы ЭД-20 и ЭД-24, 1,4-бутандиол, политетрагидрофуран, пероксидная производная эпоксидной смолы ЭД-24, адипиновая и акриловая кислоты. В качестве катализаторов исследованы 1,4-диазобицикло[2,2,2]октан, гидроксид калия (КОН), четвертичные аммониевые соли, а также каталитическая система, состоящая из бензилтриэтиламмоний хлорида (БТЭАХ) и гидроксида калия. Синтезированы 9 новых гидроксилсодержащих производных эпоксидных олигомеров. Рассчитаны эффективные константы скорости реакции и энергии активации для синтеза каждого олигомера. Предложены механизмы протекания реакции, с использованием в качестве модели реакции «эпоксидная смола – диол», в присутствии каталитической смеси, состоящей из гидроксида калия и бензилтриэтиламмония хлорида. Структура синтезированных олигомеров подтверждена химическими, спектроскопическими методами анализа, состав олигомерной смеси установлен с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографией. Изучена термическая устойчивость полученных продуктов и их структурирующие свойства. ИК-спектроскопическими исследованиями установлен химизм процесса формирования эпокси-олигомерных смесей на основе промышленной эпоксидной смолы ЭД-20 и диизоцианата в присутствии синтезированных олигомеров. В случае использования гидроксил-эпоксидного олигомера образуется пространственно-сшитая структура, в которой модифицированный гидроксилсодержащий олигомер входит в структуру сшитой диановой эпоксидной смолы ЭД-20 с уретановыми связями. Показано, что синтезированные олигомеры можно использовать в качестве добавок при создании защитных покрытий, битум-полимерных и резиновых смесей для повышения их эксплуатационных характеристик. Для полимерных пленок, полученных с использованием синтезированных олигомеров, определены физико-механические и вязкостно-эластичные свойства и химическая стабильность. Для битум-полимерных и резиновых смесей, в которых в качестве полимерного компонента использованы гидроксилсодержащие олигомеры, определены основные эксплуатационные и теплофизические показатели. The thesis is devoted to investigation of basic regularities of functional hydroxy-containing oligomers synthesis based on epoxy resins. The oligomers include in their structure primary and secondary hydroxy groups, as well as epoxy, peroxy, carboxy groups or acrylic fragment. ED-24 and ED-20 epoxy resins, 1,4-butanediol, polytetrahydrofurane, peroxy derivative of ED-24 epoxy resin, adipic and acrylic acids were used as initial agents. 1,4-Diazobicyclo[2,2,2]octane, potassium hydroxide (KOH), benzyltriethylammonium chloride (BTEACH), BTEACH+КОН catalytic mixture and triethyleneamine have been used as catalysts. Nine new functional hydroxyl-containing oligomers were synthesized. The effective rate constants and the activation energies of all new oligomers were calculated. The reaction mechanism was proposed, using the reaction "diol– epoxy resin" as a model in the presence of catalyst mixture consisting of potassium hydroxide and benzyltryetylammonium chloride. The structure of the synthesized oligomers was confirmed by chemical methods of analysis, spectroscopy and high-performance liquid chromatography. The thermal stability of the final products and their cross-linking properties were studied. By means of IR spectroscopy the chemistry of epoxy-oligomeric compounds formation based on ED-20 epoxy resin and MDI in the presence of synthesized oligomers was determined. It was shown that the synthesized oligomers can be used as additives while the production of protective coatings, rubber and bitumen-polymer blends to improve their operational characteristics.