Разработка материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена с улучшенными прочностными и эксплуатационными свойствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат технических наук Калинина, Нина Константиновна

• Калинина, Нина Константиновна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Калинина, Нина Константиновна

1. Введение.

2. Литературный обзор.

2.1 Получение и основные свойства хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ).

2.2 Зависимость свойств ХСПЭ от природы сшивающего агента.

2.3 Старение ХСПЭ и пути его стабилизации.

2.4 Композиционные материалы на основе ХСПЭ. Получение и свойства.

2.5 Применение композиционных материалов на основе ХСПЭ.

2.6 Интерполимерные материалы на основе ХСПЭ.

3. Экспериментальная часть.

3.1 Объекты исследования.

3.2 Методы исследования.

4. Обсуждение результатов.

4.1 Исследование процессов модификации ХСПЭ и создание материалов с улучшенной атмосферостойкостью.

4.2 Разработка огнезащитных материалов на основе ХСПЭ.

4.3 Получение интерполимерных материалов на основе смесей ХСПЭ и эпоксидного олигомера ЭД-20 с целью создания кислотостойких защитных покрытий.

5. Практическая значимость и реализация результатов исследования.

6. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена с улучшенными прочностными и эксплуатационными свойствами»

Одной из актуальных проблем в современной технологии полимерных материалов является задача получения полимеров с заранее заданным комплексом свойств. Наряду с созданием новых типов полимерных материалов представляет интерес разработка путей улучшения технологических и эксплуатационных характеристик уже известных, освоенных промышленностью пластмасс.

Хлорсульфированные полиолефины получили широкое распространение в > качестве основы для резин, пленочных материалов и покрытий благодаря комплексу свойств: сочетанию высокой химической стойкости, \ озоностойкости, низкой газо- и паропроницаемости, низкой горючести с высокой эластичностью, которую сохраняют и при отрицательных температурах.

Однако, они имеют существенные недостатки, связанные с низкой прочностью и адгезией при создании покрытий, недостаточной стойкостью материалов к воздействию УФ-облучения, низкой термостойкостью, что не всегда удовлетворяет требованиям современной техники.

Настоящая работа посвящена разработке методов регулирования структуры и свойств ХСПЭ и созданию на его основе материалов полифункционального назначения.

Основными направлениями данной работы явилось:

1. Исследование процессов образования сетчатых структур ХСПЭ под действием соединений различной химической природы.

2. Изучение влияния физико-химической модификации на технологические и эксплуатационные свойства ХСПЭ и материалов на его основе.

3. Разработка композиционных материалов функционального назначения на основе ХСПЭ и проведение комплекса испытаний.

2. Литературный обзор.

Заключение диссертации по теме «Технология и переработка полимеров и композитов», Калинина, Нина Константиновна

6. Выводы.

1. Разработаны композиционные материалы функционального назначения на основе модифицированного ХСПЭ, обладающие комплексом улучшенных свойств: повышенной адгезионной прочностью, прочностными и технологическими характеристиками, огнезащитными свойствами и устойчивостью к действию факторов окружающей среды.

2. Исследованы процессы формирования сетчатых структур в ХСПЭ в присутствии кремнийорганических и аминных отвердителей. Показано, что в зависимости от природы используемых отвердителей происходят изменения структурных характеристик сетчатого полимера и улучшение его физико-механических показателей.

3. Установлено, что олигомерные титаносилоксаны являются эффективным модификатором структуры и свойств ХСПЭ при создании атмосферостойких покрытий. Их применение позволяет повысить деформационно-прочностные свойства и обеспечивает высокую стабильность эксплуатационных характеристик при УФ- облучении.

4. Разработаны огнезащитные интумесцентные материалы на основе модифицированного и наполненного ХСПЭ. Показано, что применение комплекса добавок: полиаммонийфосфата, пентаэритрита, меламина и окисленного графита, - позволяет создавать углеродный каркас и обеспечивает возможность применения ХСПЭ для защиты металлоконструкций и кабелей.

5. Разработаны составы на основе ХСПЭ и эпоксидного олигомера, имеющие повышенные прочностные и адгезионные характеристики, хорошие технологические свойства. Данные составы могут быть использованы в качестве кислотостойких защитных покрытий. Установлено, что введение в состав ХСПЭ низкоокисленного атактического полипропилена, обладающего высоким химическим сродством к компонентам системы, дает возможность получать материалы с соотношением ХСПЭ:ЭД-20 до 1:1.

6. Показана возможность применения материалов различного функционального назначения на основе модифицированного ХСПЭ в качестве атмосферостойких, огнезащитных покрытий при сохранении высокой химической стойкости и прочности. На предприятии ООО «Экополимеры» проведены работы по испытанию листовых материалов покрытиями на основе модифицированного ХСПЭ, которые дали положительные результаты. Разработанные материалы были рекомендованы предприятием ФГУП «Управление охраны пожарной безопасности» для комплексных натурных испытаний.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Калинина, Нина Константиновна, 2011 год

1. Ронкин Г.М. Хлорсульфированный полиэтилен. М.: Химия, 1977. 65 с.

2. Энциклопедия полимеров. М.: , 1977. ТЗ. С. 102-107.

3. Хлорсульфированный полиэтилен. James Е.А. Williams // European Rubber Journal. 1983. №5. С. 24-25.

4. Башкатов Т. В., Жигалин Я. JI. Технология синтетического каучука. JL: Химия, 1987. 296 с.

5. Абуярова JI. В., Потапов Е. Э. Влияние систем на основе модификатора РУ и его аналогов на свойства прорезиненных тканей с покрытием из ХСПЭ // Каучук и резина. 1991. №11. С. 18-20.

6. Донцов A.A., Лозовик Г.Я., Новицкая С.П. Хлорированные полимеры. М.: Химия, 1979. 232 с.

7. Абуярова JL В., Потапов Е. Э. Оптимизация составов резин на основе ХСПЭ //Каучук и резина. 1991. №4. С. 53-55.

8. Онской A.A., Шашкин Е.Э., Заиков Т.Е., Асеев P.M. Влияние вулканизирующей группы на свойства резин на основе ХСПЭ // Каучук и резина. 2000. №1. С.24-26.

9. Хлорсульфированный полиэтилен. НИИЭНЕРГОХИМ, 1991.- 39 с.

10. Юрцева Е. С., Донцов А. А., Хованский Н. Д., Семёнов Н. А. ХСПЭ и эпихлоргидриновый каучук — перспективные эластомеры для тепло-, масло-и озоностойких резин // Каучук и резина. 1992. №2. С. 15-17.

11. П.Хотин Д. В., Костромина Н. В., Осипчик В. С. Исследование процессов отверждения материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена // Пластические массы. 2004. N 8. С. 31-32.

12. Справочник резинщика. М.: Химия, 1971. 118 с.

13. Гофман В. П. Вулканизация и вулканизующие агенты. М.: Химия, 1968. 167 с.

14. Химический энциклопедический словарь. М., 1983. 792 с.

15. Кочнова З.А. Химия и физика высокомолекулярных соединений: учеб. пособие. М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 2008. 200 с.

16. Блох Г.А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, 1978. 240 с.

17. Донцов А. А. Процессы структурирования эластомеров, 1978. 288 с.

18. Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнев В. А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1980. 130 с.

19. Новосёлок Ф. Б. Каучуки специального назначения, 1981. 168 с.

20. Рейбман А. И. Защитные лакокрасочные покрытия. JL: Химия, 1978. 293 с.

21. Гольдберг М. М. Материалы для лакокрасочных покрытий. М.: Химия, 1972. 224 с.

22. Гаршин А.П. Хлорсульфированный полиэтилен. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность // Синтетический каучук. 1991. № 7.- 51 с.

23. Сирота А.Г. Модификация структуры и свойств полиолефинов. Л.: Химия, 1984. 156 с.

24. Лагутин А. Л. Монахова К. С., Фёдорова Н. С. Антикоррозионные герметизирующие материалы на основе жидких каучуков. М.: Химия, 1976. 232 с.

25. Захаров Н.Д.- В кн.: Новые типы каучуков и области их практического использования. Ярославль: ЦБТИ, 1962. 75 с.

26. Шахова Э. Д., Кульков А. А., Васильева Л. М., Тимонин В. А. Способ получения хлорсульфированного полиэтилена Пат. 2254345 Рос.

27. Федерация, МПК 7 С 08 F 8/38. АОЗТ "Лакма-Имэкс". N 2003127014/04; заявл. 05.09.2003; опубл. 20.06.2005.

28. Хотин Д. В., Костромина Н. В., Осипчик В. С. Регулирование свойств материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена // Пластические массы. 2003. №12. С. 9-11.

29. Структурно-химическая модификация эластомеров: сб. статей, под ред. Ю.Ю. Керча, З.В. Онищенко, B.C. Кутянина. Киев.: Наукова Думка, 1989. 229 с.

30. Атмосферостойкие лакокрасочные покрытия и прогнозирование сроков их службы (материалы семинара). М.: МДНТП, 1982. 119с.

31. Пиотровский К.Б., Тарасова З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизатов. М.: Химия, 1980. 264 с.

32. Карякина М.И. Физико-химические основы процессов формирования и старения покрытий. М.: Химия, 1980. 216 с.

33. Карякина М.И., Лавенделе С.М., Майорова Н.В., Ванаг Я.К. Атмосферостойкое покрытие на основе хлорсульфированного полиэтилена // Лакокрасочные материалы и их применение. 1970. №2. С. 42-44.

34. Сирота А.Г. Исследование процессов химической и структурной модификации полиолефинов: дисс. . докт. хим. наук. Л., 1976. 339 с.

35. Карякина М.И., Лавенделе С.М., Майорова Н.В. и др. Влияние модификации хлорсульфированного полиэтилена на структурообразование и механические свойства//Механика полимеров. 1969. №3. С.387-390.

36. Rajeev R.S., De S.K. Сшивание каучуков наполнителями. Crosslinking of rubbers by fillers // Rubber Chem. and Technol. 2002.-75. №3. C. 475-509.

37. Емельянов Ю.В., Шаболдин В.П., Баталов В.Г. Современные кровельные жидкие полимерные композиции // Лакокрасочные материалы и их применение. 1997. №9. С. 15-18.

38. Ненахов С.А. Эмали и лаки на основе хлорсульфированного полиэтилена и опыт их применения. III Международная научно-практическая конференция «Лакокрасочные материалы XXI века», Тезисы докладов. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1999. С.43-44.

39. Иванова E.H., Лебедева Е.Д., Осипчик B.C. Регулирование структуры и свойств хлорсульфированного полиэтилена аминными соединениями // Пластические массы. 2005. №6. С. 21-23.

40. Ненахов С.А. Защитные свойства полимерных покрытий, 1989.

41. Ронкин Г.М. Коррозионно-термостойкий эластомерный полимерный материал БС-45 // Хлорная промышленность. 1990. №4. С 29-34.

42. Айзенштейн Э.М., Соколова Ю.А., Емельянов Ю.В. и др. Долговременная гидроизоляция строительных объектов и сооружений комбинированными полимерными покрытиями // Практика противокоррозионной защиты. 2003. №1(27). С. 58-60.

43. Суханов П.П., Перухин М.Ю., Архиреев В.П. Исследование полимерных смесей на основе хлорсульфированного полиэтилена иэтиленпропиленового каучука тройного импульсным методом ЯМР // Пластические массы. 2009. № 3-4. С. 37-39.

44. Setua D.K., Pandey K.N., Saxena А.К., Mathur G.H. Характеристики и совместимость смесей эластомеров // J. Appl. Polym. Sci. 1999. 74. №3. С. 480-489.

45. Кейбал Н. А., Каблов В. Ф., Бондаренко С. Н., Булгаков А. В. Клеевая композиция: пат. 2394867 Рос. Федерация, МПК С 09 J 123/00 (2006.01). ВолгГТУ. № 2009120035/04; заявл. 26.05.2009; опубл. 20.07.2010.

46. Огнезащитный вспенивающийся состав для покрытий. Рос. Федерация. № 2001105153/04

47. Огнезащитный вспучивающийся состав. Рос. Федерация. № 2005133522/ 03

48. Шашкина М.А. Огне- и теплозащитные материалы для регистрации полетной информации на основе хлорсульфированного полиэтилена: дисс. . канд. техн. наук. М., 1995. 171 с.

49. Огнезащитный состав для горючих материалов. Заявка 200115397/04 Россия, МПК 7 С 09 D 1/ 04. Левичев А.Н., Казиев М.М., Костиков С.В.

50. Fuller R.E., Masturk K.S. Heat resistance, water resistance and bin storage stability in CSM hose compounds // Kautsch. und Gummi. Kunstst. 2000. 53. №9. C.506-511.

51. Kabal'nova L.Yu., Kuzovleva O.E., Yarysheva L.M., Kozlov P.V., Ped' A.A. Thermal aging of composite materials based on chlorosulfonated polyethylene. 1987. Volume 23. P 6.

52. Minsker K.S., Steklova A.M., Zaikov G.E. Peculiarities of the thermal degradation of chlorosulfonated polyethylenes // Polym. Degrad. and Stab. 1990. 28. P. 227-233.

53. Состав для теплозащитных покрытий. Рос. Федерация. № 20001072/ 04

54. Пат. 1804082 РФ Гибов К.М., Шаповалова Л.Н., Серебрянская А.П. Огнезащитная композиция для покрытия металлических конструкций.

55. Wilson Kennard V., Smith Bettina L., Macdonald John M., Schoonover Jon R., Castro Julio M., Smith Mark E. and oth. Physio-chemical degradation of thermally aged hypalon glove samples // Polym. Degrad. and Stab. 2004. 84. №3. C.439-449.

56. Chailan J.-F, Boiteux G., Chauchard J., Pinel В., Seytre G. Effects of thermal degradation of the viscoelastic and dielectric properties of chlorosulfonated polyethylene (CSPE) compounds // Mechanics of Composite Materials. 1995. Volume 48. PI.

57. Донской A.A., Шашкина M.A., Заиков Г.Е. , Асеева P.M. Влияние степени хлорирования на структуру и огнестойкость композиций на основе хлорсульфированного полиэтилена // Каучук и резина. 2001. №4. С.11-15.

58. Огнезащитные материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена РХТУ экономике России. Завершенные научные разработки: Справочник. М.: Изд-во РХТУ, 2002. С. 153.

59. Шварц А.Г., Гинзбург Б.Н. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами, 1972.

60. Френкель Р.Ш. Химическая модификация каучуков. Тематический обзор. 1975. 52 с.

61. Супрун А.П., Воинцева И.И. // Высокомолекулярные соединения. 1987. А, Т.29. №8. С. 1140.

62. Slonimski G.L., Suprun А.Р. // Makromol. Chem. 1986. V.18. №7. Р.2153.

63. Аскадский А.А. // Успехи химии. 1999. Т.68. №4. С.363.

64. Аскадский А.А. // Успехи химии. 1999. Т.68. №4. С.364.

65. Слонимский Г.Л., Никольский О.Г. // Высокомолекулярные соединения. 1984. А. Т.26. №2. С.1927.

66. Ito Nobuyuki, Hironaka Tsuneo, Nakamura Hideyoshi, Sato TamotsuIloBbimeHHe прочности соединения между хлорсульфированным полиэтиленом и фторопластами при отверждении Toso kenkyu gijutsu hokoku^Tosoh Res. and Technol. Rev. // 2006. 50. С. 31-39.

67. Воинцева И.И., Гильман JI.M., Валецкий П.М. Интерполимеры со специфическими свойствами на основе хлорсульфированного полиэтилена и азотсодержащих полимеров // Высокомолекул. соед. А-Б. 2000. 42. № 8. С. 1281-1287.

68. Kwei Т.К., Pearce Е.М. // Macromolecules. 1984. V.27. №6. Р. 1398.

69. Kwei Т.К., Pearce Е.М. // Polymer Solutions. Blends and Interfaces. Elsevier, Amsterdam. 1992. P. 133.

70. Суханов П. П., Перухин М. Ю., Архиреев В. П. Исследование полимерных смесей на основе хлорсульфированного полиэтилена и этилен-пропиленового каучука тройного импульсным методом ЯМР // Пластические массы. 2009. № 3-4. С. 37-39.

71. Нехорошев В.П., Туров Ю.П., Нехорошева A.B. и др. Исследование строения продуктов термоокислительной деструкции атактического полипропилена // ЖПХ. 2006. Т.79. Вып.З. С. 493-496.

72. Нехорошев В.П. Получение и рациональное использование атактического полипропилена (обзор) // Пластические массы. 1995. №5. С 42-46.

73. Нехорошев В.П., Трубачев Д.Н., Трубачёва Г.С. Окисленный атактический полипропилен новый ингредиент наполненных резиновых смесей на основе каучука СКЭПТ // Каучук и резина. 1988. №5. С 25-26.

74. Воинцева И. И., Гильман Л. М., Валецкий П. М .Интерполимеры со специфическими свойствами на основе хлорсульфированного полиэтилена и азотсодержащих полимеров // Высокомолекул. соед. А-Б. 2000. 42. № 8. С. 1281-1287.

75. Карякина М.И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. М.: Химия, 1988. 272 с.

76. Лазорев С.Я., Рейхсфельд В.О., Еркова Л.Н. Лабораторный практикум по синтетическим каучукам. Л.: Химия, 1986. 224с.

77. Олихова Ю.В. Кремнийорганические материалы низкотемпературного отверждения: дисс. . канд. техн. наук. М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 1995. 168 с.

78. Справочное руководство по испытаниям пластмасс и анализу причин их разрушения / Шах В., пер. с англ. под. ред. Малкина А .Я. СПб.: Научные основы и технологии, 2009. 732 с.

79. Подготовка плёнок и покрытий к испытаниям. Определение их физических характеристик, 1987. 26 с.

80. Лакокрасочные материалы: технические требования, контроль качества. Справочник. М.: Химия, 1985. 272 с.

81. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров, в 2 частях // Пер. с англ. под ред. Коршака В.В. 1983. М.: «Мир», 4.1 382с., ч.2 480 с.

82. НПБ 236-97 Нормы государственной противопожарной службы МВД России, огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности.

83. СТО 36554501-006-2006 Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций.

84. ГОСТ 30244-94 Методы испытаний на горючесть.

85. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

86. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. ИК-спектры полимеров. М.: Физматлит, 2001. 656 с.

87. Wolska Barbara, Rzymski Wladyslaw М.Использование получаемых in situ кислот Льюиса для сшивания эластомеров. Zastosowanie generowanych in situ kwasow Lewisa do sieciowania elastomerow // Polimery, 2004. 49. № 7-8. C. 514-521.

88. Андрианов К.А., Пичхадзе Ш.В. О реакциях образования полиорганосилоксанов // ВМС. 1961. Т.З. №4. С. 577-581.

89. Полифункциональные элементорганические покрытия, под ред. Пащенко A.A., 1987. 112с.

90. Борисов С.Н., Воронков М.Г., Лукевич Э.Л. Кремнийэлементорганические соединения. Л.: Химия, 1966. 542 с.

91. Марч Дж. Органическая химия: реакции, механизмы и структура. Углублённый курс для университетов и химических ВУЗов под ред. Белецкой O.B. М.: Мир, 1987. Т.1. 381 с.

92. Яценко Е.Б. Материалы на основе разветвлённых полиорганосилоксанов низкотемпературного отверждения: дисс. . канд. техн. наук. М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 1994. 150 с.

93. Ренби Б., Рабек Я. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров. М.: Мир, 1978. 124 с.

94. Лукинский О. А. Новое направление в гидроизоляции бетонных конструкций // Монтаж, и спец. работы в стр-ве. 2008. № 9. С. 5-6.

95. Sandelin M.J., Gedde U.W. Долгоэксплуатируемые кабели с оболочкой из хлорсульфированного полиэтилена. Long-term performance of cables based on chlorosulfonated polyethylene //Polym. Degrad. and Stab. 2004. 86. №2. C. 331338.

96. Ронкин Г.М. Хлорированные и хлорсульфированные полиэтилены пониженной горючести. Полимерные материалы пониженной горючести: Тезисы докладов 5 Международной конференции. Волгоград: Политехник, 2003. С. 52-53.

97. Костиков С.В., Назаренко В.А., Симаков С Ф. Теплозащитное покрытие (на основе хлорсульфированного полиэтилена). Рос. Федерация. № 2001106156/04. ЗАО научно-производ. предпр.«Спецэнерготехника», 2003.

98. Донской А.А., Шашкина М.А., Заиков Т.Е., Асеева P.M. Термические свойства резин на основе хлорсульфированного полиэтилена // Каучук и резина. 2002. №4. С.8-10.

99. Wang Zhe, Bian Yu-ling, Ni Hong-zhe, Zhang Ming-yao, Zhang Hui-хиапКинетика деструкции хлорсульфированного полиэтилена Gaofenzi cailiao kexue yu gongcheng // Polym Mater. Sci. Technol. Eng. 2010. 26. № 2. C. 99-102.

100. Чириков В.В., Тимоиин A.B. Исследование адгезионных свойств покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) // Практика противокоррозионной защиты. 2001. №2 (20). С.14-16.

101. Осипчик B.C., Румянцева Н.Д., Соколова Н.И., Яблоков А.Г., Яценко Е.Б. Физико-химические свойства материалов на основе модифицированного ХСПЭ // Пластические массы. 1992. №4. с.8-10.

102. Кейбал H.A., Бондаренко С.Н., Каблов В.Ф., Булгаков A.B. Модифицированные клеевые составы на основе хлорсульфированного полиэтилена с улучшенной адгезией к резинам // Каучук и резина. 2010. №1. С.39-40.

103. Суменкова О.Д. Разработка композиционных материалов на основе эпоксидных олигомеров с регулируемыми эксплуатационными свойствами: дисс. . канд. техн. наук. М.: РХТУ им Д.И. Менделеева, 2004. 170 с.