Karboksüülterminatsiooni valmistamine termotuumasünteesiga epoksüpulbervärvimiseks

Karboksüültermineeritud polü(butadieen-ko-akrüülnitriil)-epoksüvaigu eelpolümeeride valmistamine ja iseloomustamine termotuumasünteesiga seotud epoksü jaoks Pulbervärvimine

1 Sissejuhatus

Fusion-bonded-epoxy (FBE) pulbervärvid mille esmakordselt töötas välja 3M Co., kasutatakse laialdaselt, kui pikaajaline korrosioonikaitse on kriitilise tähtsusega, näiteks nafta-, metalli-, gaasi- ja veetorustike tööstuses. FBE pulbervärvide jõudlusnõuded on aga nende suure ristsidumise tiheduse tõttu keerulised. Kõvastunud katete omane rabedus on üks peamisi takistusi, mis takistab epoksiidide laiemat kasutamist tööstuses. Seetõttu võib olla võimalik parandada FBE-katete jõudlust, suurendades katte tugevust. Epoksiidsüsteemide karastamiseks on kasutatud paljusid karastamismeetodeid, sageli komposiitrakendustes, sealhulgas kummi, elastomeeri, termoplastiline, kopolümeer, nanoosakestega modifitseeritud epoksiidid ja nende kombinatsioonid.
Kuigi epoksüsüsteemide karmistamise modifikatsioonide kohta tehti palju uuringuid, on enamik neist
uuringud hõlmasid epoksüvaigu keemilist modifitseerimist reaktiivse vedela kummiga, eriti karboksüülotsaga butadieen-koakrüülnitriiliga (CTBN). McGarry jt kasutasid CTBN-i molekulmassiga 3000 ja erinevaid piperidiiniga kõvendatud DGEBA epoksiide. Kinloch jt näitasid DGEBA/CTBN/piperidiini süsteemis dünaamilist sõltuvust, arvutades kokkupõrketugevuse erinevatel löögikiirustel ja saavutades peaaegu kahekordse tugevuse suurenemise. CTBN-i saab lisada epoksüsüsteemidesse, nagu bisfenool-A (DGEBA) epoksüvaikude diglütsidüüleeter. Kui sellised epoksüvaigud kõvastatakse koos vedela kummiga, saab domeenide tugevust parandada löögienergia neelamisega. On hästi teada, et kõvastunud vaigud sisaldavad kahefaasilisi süsteeme[26], milles vedel kumm on dispergeeritud sfäärilise domeenistruktuuriga või pideva struktuuriga epoksümaatriksis.
Seni on epoksüvaikude karastamine keskendunud peamiselt vedelatele epoksüvaikudele ja vähe on uuritud tahkete epoksüvaikude karastamist. Selles artiklis valmistasime CTBN-EP eelpolümeere ilma orgaanilisi lahusteid kasutamata. Seejärel valmistati FBE pulbervärvide komposiidid, mis olid täidetud CTBN-EP eelpolümeeridega. Mehaaniliste omaduste ja morfoloogilise analüüsi põhjal püüti analüüsida faaside eraldatud maatriksis valitsevaid karastusmehhanisme. CTBN-EP süsteemi struktuuri omaduste suhte analüüs on meie teadmiste kohaselt uus ettevõtmine. Seega võib see uudne karastamistehnoloogia laiendada FBE pulbervärvide kasutusalasid tööstuses.

2 Eksperimentaalne

2.1 materjalid

Kasutatud epoksüvaiku oli bisfenool A (DGEBA) tahke diglütsidüüleeter (DOW, DER663) epoksiidi ekvivalentmassiga 750–900. Vedel, karboksüülotsaga polü(butadieen-koakrüülnitriil) (CTBN) (Emerald, kasutati Hypro 1 300 × 1323), mille akrüülnitriili sisaldus oli 26%. Selles süsteemis kasutati katalüsaatorina trifenüülfosfiini. Kõvendi (HTP-305) oli fenool. Fenoolepoksüvaik (GT7255) osteti ettevõttelt HUNTSMAN Co., Pigment (L6900), mille tarnis BASF Co., degaseerimisaine ja tasandusaine osteti ettevõttelt Aisitelun.

2.2 CTBNEP eelpolümeeride süntees ja iseloomustus

Stöhhiomeetrilised kogused epoksüvaikusid, CTBN-i ja katalüsaatorit pandi kolbi, mida kuumutati ja segati mehaaniliselt segades temperatuuril 150 ℃ 3.0 tundi. Reaktsioon peatati, kui happesisaldus langes 0-ni. Eelpolümeerid märgiti kui C0, C5, C10, C15 ja C20 (alaindeksid on CTBN sisu). Võimalik reaktsioon on näidatud joonisel 1.
Struktuuride iseloomustamiseks kasutati FTIR-spektroskoopiat. FTIR-spektrid registreeriti FTLA2000-104 spektrofotomeetriga lainepikkuste vahemikus 4–500 cm-500 (ABB Bomem, Kanada). CTBN-EP eelpolümeeride molekulmassid ja molekulmassi jaotus määrati GPC abil. Eluendina kasutati tetrahüdrofuraani (THF) voolukiirusel 1 ml/min. Kolonnisüsteem kalibreeriti monodispersse standardse polüstüreeni abil.

2.3 Kõvenemiskilede valmistamine ja iseloomustamine

Valmistati viis kõvenduskilet, mis sisaldasid 0-20 massiprotsenti CTBN-i. DGEBA (vastavalt tabelis 1 toodud koostisele) ja HTP-305 arvutatud koguseid segati homogeense segu saamiseks 120 ℃ juures 10 minutit. Segu valati eelsoojendatud raudvormi, mis kõvendati kuumaõhuahjus temperatuuril 180 ℃ 10 minutit ja seejärel järelkõvendati 30 minutit 200 ℃ juures.

Tõmbekatsed viidi läbi KD111-5 masinaga (KaiQiang Co., Ltd., Hiina) ristpea kiirusel 1 mm/min. Väärtused võeti keskmiselt kolmest proovist vastavalt GB/2568-81. Hinnati proovi pikenemist murdepunktis. Proovi löögitugevus määrati masinal MZ-2056, kasutades ristkülikukujulisi proove mõõtmetega 40 mm × 10 mm × 2 mm. Katsed viidi läbi toatemperatuuril ja väärtused võeti keskmiselt kolmest proovist vastavalt GB/T2571-1995.

Kõvenevate kilede klaasistumistemperatuurid määrati dünaamilise mehaanilise analüsaatori (DMA) abil. Mõõtmised viidi läbi kuumutamiskiirusel 2 ℃/min vahemikus -90 ℃ kuni 180 ℃ fikseeritud sagedustasemel 1 Hz. Salvestusmoodul, kadude moodul ja kadudegur saadi kahe konsooli režiimi abil valimi suurusega 30 mm × 10 mm × 2 mm.

Skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) viidi läbi (Quanta-2000 mudel SEM, Hollandi FEI) elektronpingega 10 kV. Proovid purustati vedela lämmastiku all ja neid töödeldi kõigepealt tolueeniga, et ekstraheerida kummifaas, enne kui need kuivatati vaakumis. Dispergeeritud osakeste suurus ja jaotus määrati poolautomaatse pildistamise teel.

Ettevalmistatud proovide massikadu protsenti ja termilise lagunemise omadusi hinnati termogravimeetrilise analüsaatoriga (TGA), mis registreeriti seadmes Instrument (METTER Toledo, Šveits). Plaatina proovipannil võetud proovi kogus oli ligikaudu 5-10 mg. Kuumutamiskiirust hoiti igas katses 10 ℃/min ja temperatuurivahemik oli kuni 800 ℃.