Karboksiltermināla sagatavošana epoksīda pulverkrāsošanai ar kodolsintēzes savienojumu

Karboksilterminētu poli(butadiēna-ko-akrilnitrila)-epoksīda sveķu prepolimēru sagatavošana un raksturojums kodolsintēzes epoksīdam pulvera pārklājums

1 Ievads

Fusion-bonded-epoksīda (FBE) pulvera pārklājumi kurus pirmo reizi izstrādāja 3M Co., tiek plaši izmantoti gadījumos, kad ilgstoša aizsardzība pret koroziju ir kritiska, piemēram, naftas, metāla, gāzes un ūdens cauruļvadu nozarēs. Tomēr FBE pulvera pārklājumu veiktspējas prasības ir sarežģītas to lielā šķērssavienojuma blīvuma dēļ. Sacietējušajiem pārklājumiem raksturīgais trauslums ir viens no galvenajiem šķēršļiem, kas kavē epoksīdu plašāku pielietojumu rūpniecībā. Tāpēc var būt iespējams uzlabot FBE pārklājumu veiktspēju, palielinot pārklājuma stingrību. Epoksīda sistēmu rūdīšanai ir izmantotas daudzas rūdīšanas metodes, bieži vien kompozītmateriālu lietojumos, tostarp gumija, elastomērs, termoplastiska, kopolimēri, ar nanodaļiņām modificēti epoksīdi un iepriekš minēto kombinācijas.
Lai gan tika veikti daudzi pētījumi par epoksīda sistēmu rūdīšanas modifikācijām, lielākā daļa no
pētījumi ietvēra epoksīda sveķu ķīmisko modifikāciju ar reaktīvo šķidro gumiju, jo īpaši ar karboksilterminālu butadiēna koakrilnitrilu (CTBN). McGarry et al izmantoja CTBN ar molekulmasu 3000 un dažādus DGEBA epoksīdus, kas cietināti ar piperidīnu. Kinloch et al atklāja dinamisku atkarību DGEBA/CTBN/piperidīna sistēmā, aprēķinot triecienizturību pie dažādiem trieciena ātrumiem un iegūstot gandrīz divas reizes lielāku izturību. CTBN varētu ieviest epoksīda sistēmās, piemēram, bisfenola-A (DGEBA) epoksīdsveķu diglicidilēterī. Ja šādus epoksīda sveķus sacietē kopā ar šķidro gumiju, domēnu stingrību var uzlabot, absorbējot trieciena enerģiju. Ir labi zināms, ka cietinātie sveķi ietver divu fāžu sistēmas[26], kurās šķidrā gumija ir izkliedēta epoksīda matricā ar sfērisku domēna struktūru vai nepārtrauktu struktūru.
Līdz šim epoksīdsveķu rūdīšana galvenokārt ir vērsta uz šķidrajiem epoksīda sveķiem, un maz pētījumu ir vērsti uz cieto epoksīda sveķu rūdīšanu. Šajā rakstā mēs sagatavojām CTBN-EP prepolimērus, neizmantojot organiskos šķīdinātājus. Pēc tam tika ražoti FBE pulvera pārklājumu kompozītmateriāli, kas pildīti ar CTBN-EP prepolimēriem. Balstoties uz mehāniskajām īpašībām un morfoloģisko analīzi, tika mēģināts analizēt fāzu atdalītajā matricā dominējošos rūdīšanas mehānismus. CTBN-EP sistēmas struktūras īpašību attiecību analīze, cik mums ir zināms, ir jauns darbs. Tādējādi šī jaunā rūdīšanas tehnoloģija var paplašināt FBE pulvera pārklājumu pielietojuma jomas rūpniecībā.

2 Eksperimentāls

2.1 materiāli

Izmantotie epoksīdsveķi bija bisfenola A (DGEBA) cietais diglicidilēteris (DOW, DER663) ar epoksīda ekvivalentu svaru 750–900. Šķidrs, poli(butadiēna-koakrilnitrils) (CTBN) (Eme)rald, tika izmantots Hypro 1 300 × 1323) ar akrilnitrila saturu 26%. Šajā sistēmā kā katalizators tika izmantots trifenilfosfīns. Cietinātājs (HTP-305) bija fenols. Fenola epoksīda sveķi (GT7255) tika iegādāti no HUNTSMAN Co., Pigment (L6900), ko piegādāja BASF Co., degazēšanas līdzeklis un izlīdzinātājs tika iegādāts no Aisitelun.

2.2. CTBNEP prepolimēru sintēze un raksturojums

Stehiometrisks daudzums epoksīdsveķu, CTBN un katalizatora tika ievietots kolbā, kuru karsēja un maisīja mehāniski maisot 150 ℃ 3.0 stundas. Reakcija tika apturēta, kad skābes vērtība nokritās līdz 0. Prepolimēri tika atzīmēti kā C0, C5, C10, C15 un C20 (apakšindeksi ir CTBN saturs). Iespējamā reakcija ir parādīta 1. attēlā.
Struktūru raksturošanai tika izmantota FTIR spektroskopija. FTIR spektri tika reģistrēti ar FTLA2000-104 spektrofotometru viļņu garuma diapazonā no 4 līdz 500 cm-500 (ABB Bomem, Kanāda). CTBN-EP prepolimēru molekulmasas un molekulmasu sadalījums tika noteikts ar GPC. Tetrahidrofurāns (THF) tika izmantots kā eluents ar plūsmas ātrumu 1 ml/min. Kolonnu sistēma tika kalibrēta, izmantojot monodispersu standarta polistirolu.

2.3. Sacietēšanas plēvju sagatavošana un raksturošana

Tika sagatavotas piecas cietēšanas plēves, kas satur 0–20 masas % CTBN. Aprēķinātie DGEBA (kā norādīts 1. tabulā) un HTP-305 daudzumi tika maisīti 120 ℃ 10 minūtes, lai iegūtu viendabīgu maisījumu. Maisījumu lēja iepriekš uzkarsētā dzelzs veidnē, kas 180 minūtes tika kaltēta karstā gaisa krāsnī 10 ℃ un pēc tam 30 minūtes 200 ℃.

Stiepes testi tika veikti ar KD111-5 iekārtu (KaiQiang Co., Ltd., Ķīna) ar šķērsgalvas ātrumu 1 mm/min. Vērtības tika ņemtas no vidēji trim paraugiem saskaņā ar GB/2568-81. Tika novērtēts pagarinājums parauga lūzuma punktā. Parauga triecienizturība tika noteikta ar MZ-2056 iekārtu, izmantojot taisnstūrveida paraugus 40 mm × 10 mm × 2 mm. Pārbaudes tika veiktas istabas temperatūrā, un vērtības tika ņemtas no vidēji trim paraugiem saskaņā ar GB/T2571-1995.

Sacietēšanas plēvju stiklošanās temperatūras tika noteiktas, izmantojot dinamisko mehānisko analizatoru (DMA). Mērījumi tika veikti ar sildīšanas ātrumu 2 ℃/min no -90 ℃ līdz 180 ℃ pie fiksēta frekvences līmeņa 1 Hz. Uzglabāšanas modulis, zuduma modulis un zudumu koeficients tika iegūti, izmantojot dubultās konsoles režīmu ar paraugu, kura izmērs ir 30 mm × 10 mm × 2 mm.

Tika veikta skenējošā elektronu mikroskopija (SEM) (Quanta-2000 modelis SEM, holandiešu FEI) ar elektronu spriegumu 10 kV. Paraugi tika sadalīti šķidrā slāpeklī un vispirms apstrādāti ar toluolu, lai ekstrahētu gumijas fāzi, pirms tos žāvēja vakuumā. Izkliedēto daļiņu izmērs un sadalījums tika noteikts, uzņemot pusautomātisko attēlu.

Sagatavoto paraugu svara zuduma procentuālais daudzums un termiskās noārdīšanās raksturlielumi tika novērtēti ar termogravimetrisko analizatoru (TGA), kas reģistrēts instrumentā (METTER Toledo, Šveice). Platīna paraugu traukā tika ņemts aptuveni 5–10 mg parauga. Sildīšanas ātrums katrā piegājienā tika uzturēts 10 ℃/min, un temperatūras diapazons bija līdz 800 ℃.