WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«УДК 678.644:678.027 С.В. ПОРФИРЬЕВА, Е.В. СОЛОВЬЕВ, В.Г. ПЕТРОВ, Н.И. КОЛЬЦОВ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА Пенополиуретаны ...»

УДК 678.644:678.027

С.В. ПОРФИРЬЕВА, Е.В. СОЛОВЬЕВ,

В.Г. ПЕТРОВ, Н.И. КОЛЬЦОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ

НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ОТХОДОВ

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА

Пенополиуретаны (ППУ) нашли широкое применение в различных отраслях

науки и техники, в особенности при изготовления теплоизоляционных конструкций и изделий. Так как ППУ имеют высокие технологические и потребительские свойства, их производство растет более высокими темпами, чем производство остальных полимеров. Однако основным недостатком ППУ является дороговизна исходных компонентов и, соответственно, стоимость самих ППУ.

Поэтому актуальной задачей является снижение стоимости исходного сырья за счет использования вторичных полимеров и разработка технологий производства ППУ с применением этих полимеров. Ранее в работе [3] нами были проведены исследования по использованию добавок вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в виде его раствора в смеси трихлоруксусная кислота + этиленгликоль + ортофосфорная кислота к полиэфирному компоненту А, используемому совместно с компонентом Б – полиизоцианатом (ПИЦ) для получения ППУ. В продолжение этих исследований в данной работе изучено влияние добавок отходов ПЭТФ в виде его раствора в щелочи к компоненту А на технологические и физико-механические свойства ППУ. Как и в работе [3], компонент А представлял собой полиэфир Изолан А-345, в который вводили раствор, содержащий ПЭТФ:NaOH:Н2О = 1:2:3. ПЭТФ растворяли в 40% NaOH, полученный раствор вводился в компонент А до 25% от массы ППУ. Компонентом Б служил ПИЦ, содержащий 30-33% NCO-групп, причём соотношение компонентов А и Б по массе составляло во всех экспериментах 1:1.



Технологическими параметрами процесса получения ППУ являлись:

время старта (ст), гелеобразования (гел.), отлипа (отл). Для полученных ППУ определялись физико-механические и теплофизические свойства: плотность (), прочность при 10, 25, 40, 50 и 70% сжатии (Rсж), коэффициент теплопроводности (), теплостойкость по Вика, температура стеклования (Тст), температура текучести (Ттек), водопоглощение (W), горючесть (m). Результаты проведенных исследований представлены в табл. 1-3.

В табл. 1 приведены свойства ППУ на основе системы Изолан А-345 + раствор (ПЭТФ:NaOH:Н2О = 1:2:3) + ПИЦ. Как видно из полученных данных, увеличение содержания щелочного раствора ПЭТФ в составе компонента А приводит к резкому возрастанию скорости пенообразования (сокращению времени вспенивания, гелеобразования и отлипа) полученных ППУ. Кроме того, следует отметить, что за счёт высокой скорости процесса образцы ППУ получаются неоднородными по физико-механическим свойствам.

Таблица 1 Свойства пенополиуретанов, полученных на основе системы А-345 - 5г + раствор

–  –  –

5 0 60 310 2220 67 0,034 122 420 452 452 452 29 67 180 4 1 5 30 600 60 0,044 30 45 63 83 152 30 47 83 3 2 4 30 420 60 0,046 36 60 76 85 149 23 91 116 2 3 3 23 360 130 0,043 74 147 201 247 353 34 132 194 1 4 3 18 200 142 0,041 26 26 26 42 88 23 60 181

–  –  –

Рис.1. Зависимости прочности при сжатии ППУ при различных деформациях от количеств добавляемого щелочного раствора ПЭТФ Увеличение содержания щелочного раствора ПЭТФ в компоненте А повышает Тст. и теплостойкость по Вика полученных ППУ. Влияние же раствора ПЭТФ на Ттек ППУ оказывается более сложным: при малом количестве добавляемого раствора ПЭТФ в щелочи к компоненту А значения Ттек. ниже по сравнению с Ттек. стандартного ППУ, а при содержании раствора ПЭТФ в щелочи, превышающем 20%, наблюдается возрастание Ттек. (рис. 2).

Очевидно, это связано с высокой теплостойкостью добавляемого ПЭТФ, температура текучести которого находится в пределах 257-260С [5, с.155].

В дальнейшем для понижения скорости реакции образования ППУ в компонент А вводился сложный полиэфир полиэтиленбутиленгликольадипинат П6-БА (в количестве 50% от массы компонента А). При этом соотношение Изолана А-345 к щелочному раствору ПЭТФ изменяли от 0 до 100%. Измеряемыми параметрами являлись те же самые, что и для предыдущей системы. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Рис.2. Зависимости температурных характеристик ППУ от количества щелочного раствора ПЭТФ Как видно из табл. 2, введение полиэфира П6-БА в компонент А привело к незначительному снижению скорости реакции образования ППУ. При этом наблюдается увеличение прочностных характеристик ППУ при всех степенях сжатия по сравнению со стандартным ППУ, полученным на основе состава АПИЦ (1:1), см. табл.1. Плотность образцов полученных ППУ осталась на том же уровне, что и в предыдущей системе (без полиэфира П6-БА). При содержании добавленного щелочного раствора ПЭТФ до 80 % по отношению к Изолану А-345 плотность ППУ изменяется от 60 до 142 кг/м3. Теплопроводность полученных образцов ППУ также увеличивается и изменяется от 0,041 до 0,046 Вт/(м К). Необходимо отметить, что при введении щелочного раствора ПЭТФ значительно изменяются показатели прочности при сжатии и теплостойкость по Вика. Причем, чем больше вводился раствор ПЭТФ, тем в большей степени повышались теплостойкость и температура текучести ППУ.

На следующем этапе мы увеличили содержание сложного полиэфира П6БА, а количество щелочного раствора ПЭТФ по отношению к полиэфирной части довели до 50%. Результаты исследований представлены в табл. 3.

Из полученных данных следует, что при введении ПЭТФ сокращается время старта, гелеобразования и отлипа, что указывает на высокую скорость образования ППУ при добавлении щелочного раствора ПЭТФ к смеси Изолан А-345 + полиэфир П6-БА. При этом изменяются также усадка (Н) и плотность получаемых образцов ППУ. Причем при соответствующем количестве ПЭТФ в NаOН можно добиться практически нулевой усадки ППУ. Это является положительным фактором при получении жестких ППУ, для которых усадка иногда имеет решающее значение, особенно при изготовлении крупногабаритных изделий [1, 2]. Плотность всех полученных ППУ значительно ниже, чем плотность ППУ на основе исследованных ранее двух систем, и для некоторых из них составляет 28-39 кг/м3, что в 3 раза меньше чем плотность стандартного ППУ. По теплопроводности полученные ППУ мало отличаются, и ее значения изменяются от 0,036 до 0,046 Вт/(мК), что хорошо согласуется с литературными данными [5, с. 356]. Однако по прочности при всех степенях сжатия полученные ППУ значительно уступают стандартному ППУ. Поэтому они могут быть использованы только в качестве теплоизоляционных материалов, не подвергающихся значительным деформационным нагрузкам. Следует отметить значительное водопоглощение полученных образцов ППУ, что также накладывает ограничения на их использование во влажных условиях.

Из результатов исследования горючести ППУ, определенной по потере массы после выдержки ППУ в пламени, следует, что этот показатель снижается при введении щелочного раствора ПЭТФ в компонент А. Например, если потеря массы для контрольного образца ППУ составила около 82%, то для ППУ на основе щелочных растворов ПЭТФ она изменялась от 50 до 75%, что меньше на 7-30%. Таким образом, введение щелочного раствора ПЭТФ в компонент А приводит к повышению огнестойкости ППУ.

Следует также отметить влияние добавок щелочного раствора ПЭТФ на теплостойкость по Вика и Ттек. полученных ППУ. Установлено, что добавки щелочного раствора ПЭТФ приводят к увеличению теплостойкости ППУ на несколько десятков градусов – до 126 °С по сравнению со стандартным ППУ, для которого теплостойкость составляет 66 °С, и изменению Тст. в области 14С. Температура текучести ППУ от количества вводимого щелочного раствора ПЭТФ изменяется более сложным образом. При малых количествах ПЭТФ температура текучести становится ниже по сравнению Ттек. контрольного образца ППУ, а при содержании раствора ПЭТФ в полиэфирной части более 45% Ттек возрастает до 200 °С.

Из сопоставления полученных данных с результатами предыдущих исследований [3], в которых использовался кислотный раствор отходов ПЭТФ, следует, что добавки щелочного раствора ПЭТФ в компонент А приводят к более резкому понижению технологических параметров: времени старта, гелеобразования и отлипа, снижая при этом величину усадки ППУ. Плотность ППУ, полученных с использованием кислых растворов ПЭТФ, изменяется в пределах от 38 до 123 кг/м3, тогда как для ППУ на основе щелочных растворов ПЭТФ – в интервале от 28 до 155 кг/м3. Это связано с различием химизма взаимодействия щелочных и кислотных растворов ПЭТФ с полиизоцианатом.





Очевидно, что щелочной раствор в большей степени катализирует реакции изоцианатов как с водой, так и с гидроксилсодержащими компонентами в смеси [4, 6]. Поэтому наблюдается уменьшение времени старта, гелеобразования и отлипа в случае щелочного раствора по сравнению с раствором ПЭТФ в кислой среде.

Следовательно, процесс образования ППУ протекает, в основном, по следующим реакциям:

–  –  –

O O В результате этой реакции происходит снижение молекулярной массы ПЭТФ, образуется этиленгликоль, который взаимодействует с изоцианатными группами ПИЦ, тем самым уменьшая качество последнего, идущего на образование основной массы ППУ в реакциях с Изоланом А-345 и ПЭТФ.

Это приводит к уменьшению прочностных свойств ППУ. По водостойкости и огнестойкости ППУ, полученные с применением кислых растворов ПЭТФ, превосходят ППУ, полученные на основе щелочных растворов ПЭТФ, а по теплостойкости уступают.

Таким образом исследования показали, что путем введения щелочного раствора отходов ПЭТФ в компонент А можно регулировать скорость процесса образования и свойства ППУ. При этом наблюдаются понижение горючести и повышение теплостойкости, а также температуры текучести ППУ. Кроме того, использование вторичного ПЭТФ в производстве ППУ позволяет частично решить экологическую проблему, связанную с утилизацией его отходов.

Литература

1. Булатов Г.А. Полиуретаны в современной технике. М.: Машиностроение, 1983. 272 с.

2. Любартович С.А., Морозов Ю.Л., Третьяков О.Б. Реакционное формование полиуретанов. М.: Химия, 1990. 288 с.

3. Порфирьева С.В., Соловьев Е.В., Петров В.Г., Кольцов Н.И. Исследование технологических и эксплуатационных свойств пенополиуретанов с применением отходов полиэтилентерефталата // Сб.

научных трудов молодых ученых и специалистов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2005. С. 115-121.

4. Саундерс Дж. Х., Фриш К. К. Химия полиуретанов. М.: Химия, 1868. 470 с.

5. Справочник по пластическим массам / Под ред. В.М. Катаева, В.А. Попова, Б.И. Сажина. М.: Химия, 1975. Т. 2. 568 с.

6. Райт П. Камминг А. Полиуретановые эластомеры. Л.: Химия, 1973. 304 с.

ПОРФИРЬЕВА СВЕТЛАНА ВЛАДИМИРОВНА родилась в 1979 г. Окончила Чувашский государственный университет. Аспирантка кафедры физической химии и высокомолекулярных соединений Чувашского университета. Имеет 6 публикаций в области химии полимеров.

СОЛОВЬЕВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ родился в 1982 г. Студент V курса химико-фармацевтического факультета Чувашского государственного университета. Имеет 2 публикации в области химии полимеров.

ПЕТРОВ ВЛАДИМИР ГЕННАДЬЕВИЧ родился в 1952 г. Окончил Чувашский государственный университет. Имеет более 60 работ в области химии и физикохимии полимеров.

Похожие работы:

«Аристотель утверждает, что знание того, что тебе нечто принадлежит, доставляет огромное удовольствие. При этом он предлагает держаться способа сочетания частной и общественной собственности, так как, разделив пользование между частными лицами, исчезнут нарекания, и появится желание усердно относиться не только к своему имуществу, но и...»

«Апрель 2015: основные события, анализ, перспективы ОСНОВНЫЕ НОВОСТИ Вышедшие слабые данные по рынку труда, торговому балансу и ВВП США повышают вероятность отложенного и умеренного повышения ставок ФРС Президент США Б. Обама объявил о предварительном достижении соглашени...»

«КОНТРОЛЛЕР ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ С2000-КДЛ Руководство по эксплуатации АЦДР.426469.012 РЭ СОДЕРЖАНИЕ 1 Описание и работа изделия 1.1 Назначение изделия 1.2 Характеристики 1.3 Двухпроводная линия связи. Зоны. Адресные устройства. 1.4 Системные параметры конфигурации. 1.5 Релейные ус...»

«ВОПРОСЫ ОНОМАСТИКИ Л. В. БАИ РОВА клички животных ДОМАШНИХ В БУРЯТСКОМ ЯЗЫ КЕ Образование кличек животных в каждом конкретном языке имеет свои особенности. Так, в казахском языке клички образуются путем субстантивации нарицательного названия ж...»

«УДК 811 ПОЛИТИЧЕСКАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ В РЕЛИГИОЗНО-ФИЛОСОФСКИХ ПРОИЗВЕДЕНИЯХ И.А. ИЛЬИНА © 2012 С. Н. Стародубец докт. филол. наук, зав. каф. гуманитарных дисциплин, доцент e-mail: strmos@rambler.ru Брянский госу...»

«Описание интеграции ГИС ЖКХ "Кварты-С" и сайта 1С:Предприятие 8 Руководство пользователя Редакция от 11 октября 2016 Фирма "Кварта-С" ЛИНИЯ КОНСУЛЬТАЦИЙ e-mail: hline@kvarta-c.ru s...»

«АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ №9 2013 УСПЕХИ СОВРЕМЕННОГО научно-теоретический журнал ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Импакт фактор ISSN 1681-7494 РИНЦ (2011) – 0,186 Журнал основан в 2001 г. Электронная версия размещает...»

«МОРФОЛОГИЯ И ОНТОГЕНЕЗ ЖИВОТНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТРОМБОЦИТОВ У МОЛОДНЯКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ВОЗРАСТЕ ОТ 3 ДО 12 МЕСЯЦЕВ С.Ю. Завалишина, И.Н. Медведев Курский институт социального образования (филиал) Российского государственного социального университета ул. К. Маркса, 53, Курск, Россия,...»

«УДК 130.123.4 ББК 88.2 Ч75 Перевод с английского Н. Гончаровой Чопра Дипак Ч75 Как создать нового Себя: Обновленное тело, возрожденная душа / Перев. с англ. — М.: ООО Издательство "София", 2011. — 384 с. ISBN 97...»

«Економічні науки УДК 378.225 В. А. ПОДСОЛОНКО, Е. А. ПОДСОЛОНКО Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, г. Симферополь ИНТЕГРАЦИЯ МЕЖДУНАРОДНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА В ФОРМИРОВАНИЕ ДЕЛОВЫХ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ МАГИСТРОВ МЕНЕДЖМЕНТА Представлені н...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.