Изучение физико-механических, теплофизических и электрических характеристик однокомпонентного полиуретана, модифицированного тетраэтоксисиланом

ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Общие сведения о полиуретанах 7
1.1.1 Полиуретан как конструкционный материал 7
1.1.2 Свойства полиуретанов 10
1.1.3 Синтез полиуретанов. 11
1.2 Общие сведения о кремнийорганических соединениях 18
1.2.1 Физико-химические свойства силанов 18
1.2.2 Физико- химические свойства силиконов. 20
1.2.3 Физико-химические свойства силоксанов 21
1.2.4 Физико-химические свойства алкоксисиланов. 22
1.2.5 Физико-химические свойства тетраэтоксисилана 23
1.2.6 Синтез тетраэтоксисилана. 25
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
2.1 Объекты исследования 27
2.2 Методика получения образцов 30
2.3 Методики проведения эксперимента 31

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 44
3.1 Описание реакции гидролиза тетраэтоксисилана 44
3.2 Исследование твердости композиции 48
3.3 Исследование влагопоглощения композиции 49
3.4 Исследование адгезионных характеристик композиции по силе отрыва 50
3.5 Исследование диэлектрических характеристик композиции 51
3.6 Исследование электрических характеристик композиции 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время во многих странах ведутся исследования, нацеленные на разработку технологий, способных продлить срок эксплуатации различных технических сооружений. В связи с этим возникает актуальная потребность в использовании полимерных пленкообразующих материалов для защиты этих объектов от разнообразных неблагоприятных факторов.
В последнее время все большую популярность приобретают полиуретаны, применение которых широко распространено для защиты строительных конструкций. Это обосновано их превосходными физико-механическими характеристиками, такими как прочность при отрыве и стойкость к истиранию. Полиуретан обладает отличной адгезией ко всем типам поверхностей за исключением тефлона, полиэтилена и полиэтилентерефталата, и хорошо защищает поверхность от различных химически агрессивных сред, таких как вода, кислоты, щелочи, спирты, воздух и газы. Однокомпонентные полиуретаны обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям, что превращает их в идеальный выбор для применения в различных областях, включая строительство, автомобилестроение и прочие.
Для улучшения свойств полиуретана, включая его экологическую безопасность, широко применяется тетраэтоксисилан в качестве модификатора. Исследование влияния тетраэтоксисилана на однокомпонентный полиуретан может сыграть важную роль в создании более экологически безопасных материалов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о полиуретанах

1.1.1 Полиуретан как конструкционный материал

Полиуретановые эластомеры, образующие широкий класс высокомолекулярных каучукоподобных соединений, были впервые синтезированы 13 ноября 1937 года Отто Байером и его сотрудниками в Германии [1]. Полиуретаны относятся к синтетическим полимерным материалам, в основной цепи которых содержатся уретановые группы. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твердыми веществами. Их твердость изменяется по Шору от 15 единиц по шкале А до 97 единиц по шкале Д (твердые пластики).
Начиная с 50-х годов прошлого века в передовых промышленно развитых странах мира резины во многих технических приложениях стали вытесняться полиуретанами, имеющими важные конструктивные, технологические и эксплуатационные преимущества, хотя полиуретаны в 1,5–3 раза дороже резин. Отставание валового выпуска полиуретанов объясняемое не только конъюнктурными и технологическими ограничениями, но и отсутствием методик проектирования, в перспективе будет неуклонно преодолеваться.
На сегодняшний день согласно [2] каждый год перерабатывается более 3 миллионов тонн полиуретановых материалов. Перспективность полиуретанов для современной промышленности обусловлена тем, что их свойства существенно дополняют возможности использования других эластомеров, каучуков, резин и пр. [3–5]. По своим конструкционным и технологическим возможностям полиуретаны — наиболее универсальный полимерный материал.
Наиболее широко в качестве конструкционных материалов используются линейные (не сшитые) полиуретаны, которым и посвящена данная статья. Линейные полиуретаны в своей основе имеют блочную структуру макромолекул, которая состоит из жестких и гибких сегментов с сильно изогнутыми молекулярными цепями. Полиуретаны характеризуются высокими физико-механическими свойствами, имеют большой диапазон твердости, эластичности, низкую истираемость, высокую прочность, высокое сопротивление раздиру, маслобензостойкость, кислотостойкость, рабочий температурный интервал от –35 °С до +75 °С.
Стоимость полиуретана, как уже отмечено, несколько выше, чем резины. Однако совокупный экономический эффект применения полиуретана вместо резины оказывается высоким как благодаря большей долговечности изделий, так и за счет применения энергосберегающих технологий синтеза компонентов и их промышленной переработки.
Полиуретан как конструкционный материал применяется для изготовления деталей машин, работающих главным образом на деформацию сжатия и сдвига. Полиуретан воспринимает и другие виды деформации, проявляя при этом весьма ценные конструкционные свойства. Так, для деформации растяжения полиуретана характерны большие удлинения, достигающие 500 %. Однако трудности прочного и надежного крепления полиуретанового массива, работающего на растяжение с другими деталями, и большая чувствительность растянутого полиуретана к концентраторам напряжений (царапины, надрывы) сильно ограничивают его применение.

Весь текст будет доступен после покупки

1. German Patent DRP 728981 describes a method for manufacturing polyurethanes and polyureas that was developed / O. Bayer, W. Siefken, H. Rinke, L. Orthner, H. Schild – 13.11.1937.
2. Wieczorrek, W. Recent Advances and Uses of Polyurethane Coatings / W. Wieczorrek // Journal of Elastomers & Plastics. – 1986. – Т. 18. – №. 1. – С. 8 – 15.
3. Райт, П. Полиуретановые эластомеры / П. Райт, А. Камминг; Пер. с англ. под ред. докт. хим. наук Н. П. Апухтиной. – М. : Химия, 1973. – 304 с.
4. Зуев, Ю. С. Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях / Ю. С. Зуев, Т. Г. Дегтева. – М.: Химия, 1986. – 262 с.
5. Яковлев, С. Н. Разработка и основы технологии изготовления деталей машин из полиуретана / С. Н. Яковлев. – СПб.: Реноме, 2013. – 176 с.
6. Огибалов, Л. М. Исследование конструкционных полимеров: методология исследований / П. М. Огибалов, Н. И. Малинин, В. П. Нетребко, Б. П. Кишкин; Под редакцией П. М. Огибалова. – М.: Издательство Московского университета, 1972. – 322 с.
7. Zhang, H. Synthesis and Characterization of Polyurethane Elastomers / H. Zhang // Journal of Elastomers and Plastics. – 2008. – T. 40. – C. 161 – 177.
8. Rek, V. Thermal degradation of polyurethane elastomers: determination of kinetic parameters / V. Rek, E. G. Bajsic, A. Agic // Journal of Elastomers & Plastics. – 2003. – Т. 35. – №. 4. – С. 311 – 323.
9. Rek, V. Kinetic parameters estimation for thermal degradation of polyurethane elastomers / V. Rek, A. Agic A, E. G. Bajsic // Journal of Elastomers & Plastics. – 2006. – Т. 38. – №. 2. – С. 105 – 118.
10. Комкова, Т. Ю. Материалы в промышленном дизайне. Полиуретан: учеб. –метод. пособие к курсу лекций «Материаловедение» / Т. Ю. Комкова. – М.: Кафедра “Промышленный дизайн” МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. – 22 с.

Весь текст будет доступен после покупки