Fusion-байланыштуу-эпоксиддик порошок каптоо үчүн Carboxylterminated даярдоо

Карбоксилдер менен аяктаган поли (бутадиен-ко-акрилонитрил)-эпоксиддик чайырдын преполимерлерин даярдоо жана мүнөздөө. Тоз чачып катмарлоо

1 Introduction

Fusion-байланган эпоксид (FBE) порошок каптоо биринчи жолу 3M Co. тарабынан иштелип чыккан, узак мөөнөттүү коррозиядан коргоо маанилүү болгон учурларда кеңири колдонулат, мисалы, мунай, металл, газ жана суу түтүктөрү өнөр жайларында. Бирок, FBE порошок каптоо үчүн аткаруу талаптар, анткени алардын жогорку кайчылаш-байланыштуу тыгыздыгы кыйын болуп саналат. Айыккан жабындардын мүнөздүү морттугу эпоксиддерди өнөр жайда кеңири колдонууга тоскоол болгон негизги тоскоолдуктардын бири болуп саналат. Ошондуктан, каптаманын катуулугун жогорулатуу жолу менен FBE жабуунун иштешин жакшыртуу мүмкүн болушу мүмкүн. Эпоксиддик системаларды катаалдаштыруу үчүн көптөгөн катаалдаштыруу ыкмалары колдонулган, көбүнчө композиттик колдонмолордо, анын ичинде резина, эластомер, Термопластикалуу, сополимер, нанобөлүкчөлөр өзгөртүлгөн эпоксиддер жана жогоруда айтылгандардын комбинациялары.
Эпоксиддик системаларды катаалдаштыруу боюнча көптөгөн изилдөөлөр болгонуна карабастан, алардын көпчүлүгү
изилдөөлөр реактивдүү суюк каучук менен эпоксиддик чайырдын химиялык модификациясын камтыган, айрыкча карбоксил менен аяктаган бутадиен-ко-акрилонитрил (CTBN). МакГарри жана башкалар 3000 молекулалык салмактагы CTBN жана пиперидин менен айыктырылган ар кандай DGEBA эпоксиддерин колдонушкан. Kinloch et al DGEBA/CTBN/piperidine системасынын динамикалык көз карандылыкты ачып, ар кандай сокку ылдамдыкта сокку сынган катаалдыгын эсептөө жана катуулугун эки эсеге жакын жогорулатууну алуу менен. CTBN эпоксиддик системаларга киргизилиши мүмкүн, мисалы бисфенол-А (DGEBA) эпоксиддик чайырларынын диглицидил эфири. Мындай эпоксиддик чайырлар суюк каучук менен бирге айыктырылганда, таасир энергиясын сиңирүү менен домендердин бекемдигин жогорулатууга болот. Белгилүү болгондой, айыктырылган чайырлар эки фазалык системаны камтыйт[26], мында суюк резина сфералык домендик структурасы же үзгүлтүксүз структурасы бар эпоксиддик матрицада дисперстүү.
Буга чейин эпоксиддүү чайырларды бекемдөө негизинен суюк эпоксиддик чайырларга багытталган, ал эми катуу эпоксиддик чайырларды катуулатууга азыраак изилдөөлөр багытталган. Бул макалада биз эч кандай органикалык эриткичтерди колдонбостон CTBN-EP преполимерлерин даярдадык. Андан кийин CTBN-EP преполимерлери менен толтурулган FBE порошок каптоо композиттери өндүрүлгөн. Механикалык касиеттердин жана морфологиялык анализдин негизинде фазага бөлүнгөн матрицада үстөмдүк кылган катаалдаштыруу механизмдерин талдоо аракеттери жасалды. CTBN-EP тутумунун структуралык менчик мамилелерин талдоо биздин эң жакшы билгенибиз боюнча жаңы аракет болуп саналат. Ошентип, бул жаңы катаалдаштыруу технологиясы өнөр жайда FBE порошок каптоо колдонуу аймактарын кеңейтүү мүмкүн.

2 Эксперименталдык

2.1 материалдар

Эпоксиддик чайыр катары эпоксиддин эквиваленттүү салмагы 663-750 болгон бисфенол А (DGEBA) (DOW, DER900) катуу диглицидил эфири колдонулган. Суюк, карбоксил менен аяктаган поли(бутадиен-ко-акрилонитрил) (CTBN) (Eme)ralг, Hypro 1 300×1323) акрилонитрилдин курамы 26% болгон. Бул системада катализатор катары трифенилфосфин колдонулган. Айыктыруучу агент (HTP-305) фенолдук болгон. Фенолдук эпоксиддик чайыр (GT7255) HUNTSMAN Co., Pigment(L6900) компаниясынан сатылып алынган, аны BASF Co., дегазациялоочу агент жана тегиздөөчү агент Aisitelundan сатылып алынган.

2.2 CTBNEP преполимерлеринин синтези жана мүнөздөмөсү

Стейхиометриялык өлчөмдөгү эпоксиддик чайырлар, КТБН жана катализатор колбага салынып, ысытылган жана механикалык түрдө 150 ℃ температурада 3.0 саатка аралаштырылды. Реакция кислотанын мааниси 0гө түшкөндө токтотулду. Преполимерлер C0, C5, C10, C15 жана C20 деп белгиленишти (подскрипттер CTBNдин мазмуну). Мүмкүн болгон реакция 1-сүрөттө көрсөтүлгөн.
FTIR спектроскопиясы структураларды мүнөздөш үчүн колдонулган. FTIR спектрлери FTLA2000-104 спектрофотометри тарабынан 4 500–500 см-1 толкун узундугу диапазонунда жазылган (ABB Bomem of Canada). CTBN-EP преполимерлеринин молекулярдык салмагы жана молекулалык салмагынын бөлүштүрүлүшү GPC тарабынан аныкталган. Тетрагидрофуран (THF) 1.0 мл/мин агымдын ылдамдыгы менен элюент катары колдонулган. Колонна системасы монодисперстүү стандарттуу полистиролдорду колдонуу менен калибрленген.

2.3 Айыктыруучу пленкаларды даярдоо жана мүнөздөө

Салмагы 0%-20% CTBN камтыган беш айыктыруучу пленка даярдалды. DGEBA (1-таблицада берилген формула боюнча) жана HTP-305тин эсептелген өлчөмдөрү бир тектүү аралашманы алуу үчүн 120 ℃ 10 мүнөткө аралаштырылды. Аралашма алдын ала ысытылган темир калыпка куюлуп, 180 ℃ ысык аба мешинде 10 мүнөт, андан кийин 30 ℃ температурада 200 мүнөт бышырылды.

Тартуу сыноолору KD111-5 станокунда (KaiQiang Co., Ltd., Кытай) 1 мм/мин кайчылаш баш ылдамдыкта аткарылды. Баалар GB/2568-81 боюнча орточо үч үлгүдөн алынган. Үлгүнүн үзүү чекитиндеги узартуу бааланган. Үлгүнүн согуу күчү MZ-2056 машинасында 40 мм × 10 мм × 2 мм тик бурчтуу үлгүлөрдү колдонуу менен аныкталган. Сыноолор бөлмө температурасында жүргүзүлдү жана GB/ T2571-1995 боюнча орточо үч үлгүдөн баалуулуктар алынды.

Айыктыруучу пленкалардын айнек өтүү температуралары динамикалык механикалык анализатордун (DMA) жардамы менен аныкталган. Өлчөөлөр 2 ℃/мин жылытуу ылдамдыгында -90 ℃ден 180 ℃ге чейин 1 Гц белгиленген жыштык деңгээлинде жүргүзүлдү. Сактоо модулу, жоготуу модулу жана жоготуу фактору 30 мм × 10 мм × 2 мм үлгүдөгү кош консоль режимин колдонуу менен алынды.

Электрондук чыңалуусу 2000 кВ болгон сканерлөөчү электрондук микроскопия (SEM) аткарылган (Quanta-10 модели SEM, Голландиянын FEI). Үлгүлөр суюк азот астында сынган жана вакуумда кургатуудан мурун резина фазасын алуу үчүн адегенде толуол менен иштетилген. Жарым автоматтык сүрөттү алуу аркылуу дисперстүү бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана таралышы аныкталды.

Даярдалган үлгүлөрдүн пайыздык салмак жоготуусу жана термикалык бузулуу мүнөздөмөлөрү Instrument (METTER Toledo of Switzerland) боюнча жазылган термогравиметриялык анализатор (TGA) тарабынан бааланган. Алынган үлгүнүн көлөмү платина үлгүсүндөгү табада болжол менен 5-10 мг болгон. Ар бир иштетүүдө жылытуу ылдамдыгы 10 ℃/мүнөттө сакталып, температура диапазону 800 ℃ айланасында болгон.