На правах рукописи Перова Мария Сергеевна МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ГЕРМЕТИКИ НА ОСНОВЕ БУТИЛКАУЧУКА НЕОТВЕРЖДАЕМОГО И ОТВЕРЖДАЕМОГО ТИПА 05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань 2011 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КНИТУ») Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Хакимуллин Юрий Нуриевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Морозов Юрий Львович доктор технических наук, профессор Хозин Вадим Григорьевич Ведущая организация: ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», г. Волгоград Защита состоится «___» __________ 2011 года в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.01 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. <...> Наибольшее распространение среди них приобрели неотверждаемые герметики на основе бутилкаучука (БК) обладающие агрессивостойкостью, улучшенной газонепроницаемостью и высокой стойкостью к климатическим воздействиям. <...> В настоящее время наблюдается тенденция по существенному увеличению объемов производства и расширению областей применения герметиков на основе БК, ужесточаются требования, предъявляемые к ним, появляется необходимость в улучшении их свойств, прежде всего в повышении адгезионных, прочностных характеристик и верхнего температурного предела эксплуатации. <...> В связи с этим возникает потребность в разработке неотверждаемых герметиков на основе БК с улучшенным комплексом свойств по сравнению с существующими. <...> Одним из основных направлений применения герметизирующих материалов на основе БК является герметизация стеклопакетов. <...> Герметизация первого контура <...>
Модифицированные_герметики_на_основе_бутилкаучука_неотверждаемого_и_отверждаемого_типа.pdf
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Производство и потребление герметизирующих материалов
на основе эластомеров постоянно растет. Наибольшее распространение среди
них приобрели неотверждаемые герметики на основе бутилкаучука (БК) обладающие
агрессивостойкостью, улучшенной газонепроницаемостью и высокой стойкостью
к климатическим воздействиям. Они широко применяются в строительстве
для герметизации разъемных и неразъемных соединений и конструкций, а также
различного рода стыков и швов (межпанельных стыков, в стеклопакетах и т.д.); для
изоляции нефтегазопроводов и теплосетей; в электротехнике; в машиностроении
для вибро- шумоизоляции; в авиа- и судостроении.
Основные подходы к рецептуростроению неотверждаемых герметизирующих
материалов на основе эластомеров были разработаны в 80-е годы 20-го столетия
в НИИРПе (Смыслова Р.А. и Танхилевич Р.А), в ВНИИСтрой полимер (Хайруллин
И.К., Поманская М.П.). В настоящее время исследования, разработки и производство
таких герметиков ведутся в ФГУП ВНИПИИстройсырье (Хайруллин И.К., Поманская
М.П.), в ООО «ЗГМ» г. Дзержинск (Савченкова Г.А., Артамонова Т.А.),
ОАО «Филикровля», ООО НПФ «Гермика» г. Москва, а за рубежом фирмами «Komerling»,
«Chemetall» – Германия; «Tremco», «3M» – США; «Fenzi» – Италия и др.
В настоящее время наблюдается тенденция по существенному увеличению
объемов производства и расширению областей применения герметиков на основе
БК, ужесточаются требования, предъявляемые к ним, появляется необходимость в
улучшении их свойств, прежде всего в повышении адгезионных, прочностных характеристик
и верхнего температурного предела эксплуатации. В связи с этим возникает
потребность в разработке неотверждаемых герметиков на основе БК с улучшенным
комплексом свойств по сравнению с существующими.
Одним из основных направлений применения герметизирующих материалов
на основе БК является герметизация стеклопакетов. Герметизация первого контура
всех производимых в мире стеклопакетов осуществляется только герметиками на
основе БК. Для герметизации второго контура ранее использовались герметизирующие
композиции на основе БК типа «hot-melt», но и из–за недостаточной теплостойкости
и хладотекучести в процессе эксплуатации они были вытеснены отверждаемыми
двухкомпонентными полиуретановыми и полисульфидными герметиками.
Вместе с тем наличие таких преимуществ, как однокомпонентность, высокая газонепроницаемость,
хорошая технологичность, недорогое, простое машинное
оформление процесса переработки по сравнению с полиуретановыми и полисульфидными
герметиками обуславливает актуальность проведения исследований по
устранению основных недостатков присущих герметикам на основе БК.
В последние годы разработаны герметики на основе БК с высоким комплексом
свойств, лишенные недостатков присущим «hot-melt» герметикам, содержащие
такие реакционноспособные олигомеры как уретановые с концевыми изоцианатными
группами способные отверждаться в среде каучука. Учитывая перспективность
этого направления, возникает необходимость использования такого подхода при
разработке новых герметиков на основе БК для герметизации второго контура стек3
Стр.3
лопакетов: изучении процессов отверждения реакционноспособных олигомеров
в среде каучука и образующейся структуры, а также свойств таких герметиков.
Цель работы. Разработка неотверждаемых и отверждаемых герметиков на
основе БК с улучшенным комплексом свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
оценить влияние состава нефтеполимерных смол (НПС), асфальтеносмолистых
веществ (АСВ), сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА) на свойства
неотверждаемых герметиков на основе БК, а также возможности использования
алкилфенолоформальдегидных смол (АФФС) резольного типа в составе таких герметиков;
-
установить закономерности влияния дисперсности и полярности поверхности
мела на реологические и физико-механические свойства неотверждаемых герметиков
на основе БК;
- изучить эффективность использования химически модифицированного малеиновым
ангидридом и винилтриэтоксисиланом низкомолекулярного БК в качестве
адгезионной добавки в неотверждаемых герметиках на основе БК;
- изучить особенности отверждения реакционноспособных олигомеров с различной
природой основной цепи и отверждающихся по различному механизму в
среде БК. Установить влияния реакционноспособных олигомеров различного типа и
их содержания на реологические, адгезионные и физико–механические, свойства
герметиков;
- разработать на основе установленных закономерностей неотверждаемые и
отверждаемые герметики на основе БК.
Научная новизна работы. Установлены закономерности влияния состава
нефтеполимерных смол на вязкостные, адгезионные и прочностные свойства герметизирующих
композиций на основе БК. Показано, что высокая адгезия герметиков к
дюралюминию, содержащих НПС, обусловлена сильным кислотно-основным взаимодействием.
Выявлена
эффективность использования химически деструктированного БК,
модифицированного малеиновым ангидридом и винилтриэтоксисиланом в герметизирующих
композициях на основе БК, позволяющая повысить адгезию герметиков к
стеклу, к дюралюминию и снизить содержание используемых адгезионных добавок.
Впервые изучены процессы отверждения уретановых форполимеров на основе
полиоксипропиленгликолей с концевыми изоцианатными и силантерминированными
группами, а также полисульфидных олигомеров в среде БК, структура образующейся
в процессе отверждения трехмерной сетки и свойства полученных герметиков.
Практическая
ценность работы. В результате установленных в работе закономерностей,
разработаны неотверждаемые и отверждаемые герметики на основе
БК с улучшенным комплексом свойств, способные эксплуатироваться в более широком
температурном интервале, чем существующие, что позволяет расширить области
применения таких герметиков. Разработанные герметики могут быть рекомендованы
для использования в строительстве и машиностроении.
4
Стр.4