Исследование влияния активных разбавителей на свойства эпоксидных композиций и покрытий на их основе

1291

Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. Вып. 9

УДК 667.657.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АКТИВНЫХ РАЗБАВИТЕЛЕЙ

НА СВОЙСТВА ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИЦИЙ И ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

И. В. Голиков¹, А. А. Ильин¹

¹ Ярославский государственный технический университет,

150023, г. Ярославль, Московский пр., д. 88

² Институт проблем химической физики РАН,

142432, Московская обл., г. Черноголовка, пр. Академика Семенова, д. 1

E-mail: kurbatovvg@list.ru

Поступила в Редакцию 6 мая 2020 г.

После доработки 20 мая 2020 г.

Принята к публикации 29 июля 2020 г.

Показано, что строение активного разбавителя оказывает влияние на реологические свойства эпок-

сидных композиций. Использование линейного алкилглицидилового эфира позволяет получить компози-

ции с наименьшей динамической вязкостью. Увеличение содержания активного разбавителя от 0 до

20% приводит к увеличению периода до образования сетчатого полимера с 5 до 30 мин при отверж-

дении эпоксидных композиций, что обусловлено снижением скорости расходования эпоксидных групп

в композиции с увеличением содержания активного разбавителя. Изучены упруго-деформационные

и теплофизические свойства эпоксидных полимерных пленок. Установлено, что при использовании

линейного алкилглицидилового эфира в качестве активного разбавителя наблюдается экстремальная

зависимость предела прочности и температуры стеклования от его содержания. Показано, что

введение монофункциональных активных разбавителей в композицию приводит к снижению модуля

упругости. Увеличение их содержания в композиции от 5 до 20% не оказывает влияния на величину

модуля упругости.

Ключевые слова: эпоксидные олигомеры; активные разбавители; процесс отверждения; упруго-де-

формационные свойства; температура стеклования

DOI: 10.31857/S0044461820090054

В настоящее время большое внимание уделяется

[1-3], акриловые олигомеры (в качестве активных

разработке лакокрасочных материалов с низким со-

разбавителей применение находят полиолы на основе

держанием летучих органических веществ. Решить

ε-капролактона) [4-6] и эпоксидные олигомеры (в ка-

данную проблему можно за счет использования вод-

честве активных разбавителей могут использоваться,

ных дисперсий полимеров либо получением органо-

например, алифатические эпоксидные олигомеры

растворимых систем, не содержащих классических

либо монофункциональные соединения, содержащие

органических растворителей, которые при отвержде-

эпоксидные группы) [7-9]. Однако в приведенных

нии испаряются в атмосферу. В таких системах роль

работах активный разбавитель рассматривается как

регуляторов вязкости могут выполнять так называе-

альтернатива широко распространенным раствори-

мые активные разбавители, которые при отверждении

телям только с точки зрения изменения вязкости ма-

входят в состав образующейся сетчатой структуры.

териала, оценка влияния структуры активного разба-

Распространенными системами такого типа являются

вителя, а также его функциональности на свойства

ненасыщенные полиэфиры (активными разбавите-

формируемых покрытий отсутствует, что не позволяет

лями в данных системах выступают ненасыщенные

правильно оценить изменение свойств формирую-

мономеры, например стирол, метилметакрилат и др.)

щихся на их основе покрытий. В то же время наличие

1292

Курбатов В. Г. и др.

активного разбавителя, входящего в состав полимер-

ляли с помощью неводного потенциометрического

ной сетки, может оказывать влияние на ее структу-

титрования раствором хлорной кислоты (ч.д.а., ЗАО

ру, а следовательно, и эксплуатационные свойства.

«Купавнареактив») [10]. Скорость расходования эпок-

Цель работы — исследование влияния активных

сидных групп определяли на основе зависимостей

разбавителей на свойства эпоксидных композиций и

содержания эпоксидных групп от времени отвержде-

полимерных пленок на их основе.

ния. Определение содержания сетчатого полимера

в эпоксидной композиции проводилось с помощью

гель-золь анализа в непрерывно действующем экс-

Экспериментальная часть

тракторе Сокслета. Растворителем для экстрагиро-

В качестве объектов использовались низко-

вания служил ацетон (ч.д.а., АО ЭКОС-1), процесс

молекулярные эпоксидные олигомеры на основе

экстрагирования продолжался в течение 6 ч [11].

4,4′-дигидроксидифенилпропана с эпоксидным чис-

Температуры стеклования сформированных эпок-

лом 23% (эпоксидным эквивалентом 187 г·экв^-1)

сидных материалов определяли дифференциальной

(ЭО-1) (DER-331, Dow Chemical) и на основе 4,4′-ди-

сканирующей калориметрией на приборе DSC 822e

гидроксидифенилметана с эпоксидным числом 25.2%

(Mettler Toledo). Испытание проводили в темпера-

(170.5 г·экв^-1) (ЭО-2) (DER-354, Dow Chemical).

турном интервале 0-150°С. Скорость сканирования

В качестве активных разбавителей были использо-

составляла 10 град·мин^-1 в атмосфере азота. Упруго-

ваны алкилглицидиловый эфир с длиной алкильного

деформационные свойства свободных эпоксидных

фрагмента С12-С14 (АР-1) (эпоксидный эквивалент

пленок оценивались методом одноосного растяжения

320 г·экв^-1) (Eposir 7106, SIR INDUSTRIALE), ди-

с помощью универсальной машины для испытаний

глицидиловый эфир полипропиленгликоля (АР-2)

ZWICK/ROEL TC-FR010, Скорость деформирования

(эпоксидный эквивалент 320 г·экв^-1) (DER-732P, Dow

составляла 1 мм·мин^-1.

Chemical), глицидиловый эфир неодекановой кислоты

(АР-3) (эпоксидный эквивалент 239 г·экв^-1) (Cardura

Обсуждение результатов

E10P, Momentive Speciality Chemicals). Содержание

активного разбавителя в эпоксидной композиции

Введение активного разбавителя в эпоксидный

составляло от 0 до 20%. В качестве отвердителя ис-

олигомер должно приводить к изменению реоло-

пользовались циклоалифатические диамины на ос-

гических свойств эпоксидного олигомера, причем

нове изофорондиамина, содержащие бензиловый

структура активного разбавителя должна опреде-

спирт АСА-1 (CeTePox 1312 FS H, Aditya Birla Group

лять изменение реологических характеристик, что

Company), АСА-2 (CeTePox 1588 L H, Aditya Birla

оказывает влияние на процесс нанесения материала.

Group Company), АСА-3 (ITAMINE CA54, DDChem)

Действительно, введение активного разбавителя в

с H-эквивалентами 95, 113 и 93 г·экв^-1 соответствен-

эпоксидный олигомер снижает вязкость композиции,

но. Содержание аминного отвердителя рассчитывали

а изменение структуры активного разбавителя приво-

исходя из эпоксидного и H-эквивалентов олигомера

дит к варьированию реологических характеристик,

и отвердителя с учетом введенного активного разба-

причем введение 10% (здесь и далее содержание при-

вителя. Отверждение эпоксидных композиций осу-

ведено в мас%) АР-1 в композицию приводит к сниже-

ществляли при температуре 60 ± 2°С. Эпоксидные

нию вязкости композиции в 4 раза (рис. 1, а, кривая 1).

композиции были получены смешением эпоксидного

Использование бифункционального АР-2 так-

олигомера с необходимым количеством активного

же позволяет снизить вязкость системы (рис. 1, а,

разбавителя, затем в систему вводился выбранный от-

кривая 2). Однако анализ результатов ротационной

вердитель в стехиометрическом количестве. Для по-

вискозиметрии показал, что АР-2 требуется прибли-

лучения свободных пленок эпоксидные композиции

зительно в 3 раза больше, чем АР-1, для достижения

наносили на полиэтиленовую подложку винтовым

одного уровня вязкости композиции.

аппликатором с зазором 100 мкм. Время отверждения

Это можно объяснить более высокой вязкостью

пленок составляло 4 ч.

(65 мПа∙с) АР-2 по сравнению с АР-1 (11 мПа∙с).

Реологические свойства эпоксидных композиций

Отклонение вязкости композиций от правила адди-

исследовали с помощью ротационной вискозимет-

тивности позволяет предположить также изменение

рии с системой коаксиальных цилиндров на приборе

межмолекулярных взаимодействий в композиции.

Rheomat RM180 (измерение проводили через 10 мин

В конденсированном состоянии молекулы органи-

после смешения композиции). Содержание эпоксид-

ческих соединений связаны друг с другом систе-

ных групп в отверждающейся композиции опреде-

мой межмолекулярных взаимодействий в ассоциаты,

Исследование влияния активных разбавителей на свойства эпоксидных композиций и покрытий на их основе

1293

Рис. 1. Зависимость вязкости эпоксидного олигомера на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана (а) и 4,4′-диги-

дроксидифенилметана (б) от содержания различных активных разбавителей.

Температура измерения 25 ± 1°С, скорость сдвига γ = 100 с^-1; прямые линии построены по правилу аддитивности.

1 — алкилглицидиловый эфир с длиной алкильного фрагмента С₁₂-С₁₄, 2 — диглицидиловый эфир полипропиленгликоля,

3 — глицидиловый эфир неодекановой кислоты.

топология которых может быть самой различной в

цидиловый эфир 4,4′-дигидроксидифенилметана

зависимости от числа (n) центров межмолекуляр-

(рис. 1, б). Однако ввиду более низкой начальной

ного взаимодействия, их энергии и других факто-

вязкости данного олигомера (примерно в 2.5 раза)

ров [12, 13]. Активные разбавители АР-1 и АР-2 в

активные разбавители не демонстрируют такой же

своей структуре имеют длинные углеводородные

эффективности, как при введении их в композицию

фрагменты, обладающие слабым (дисперсионным)

на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана (рис. 1, а).

межмолекулярным взаимодействием. Введение их

Наиболее сильное изменение реологических свойств

в эпоксидные олигомеры снижает общий уровень

наблюдается при использовании монофункциональ-

межмолекулярных взаимодействий и, как следствие,

ных активных разбавителей АР-1 и АР-3, что обу-

может также снижать вязкость композиций. Более

словлено их более низкой вязкостью (11 и 7 мПа∙с

значительное снижение вязкости при введении АР-1

соответственно) по сравнению с бифункциональным

связано с наличием только одного центра сильно-

разбавителем АР-2 (65 мПа∙с). При этом необходимо

го межмолекулярного взаимодействия (эпоксидной

учитывать, что введение активного разбавителя, со-

группы) в структуре молекулы, в то время как в АР-2

держащего реакционноспособные эпоксидные груп-

этих центров два.

пы, должно сказываться на процессе отверждения

Введение монофункционального разбавителя

композиций.

разветвленной структуры АР-3 приводит к сниже-

Дальнейшее увеличение содержания активного

нию вязкости композиции до уровня, соизмеримого

разбавителя в композиции нецелесообразно по ряду

с активным разбавителем линейной структуры АР-1

причин. Во-первых, снижение вязкости при увели-

(рис. 1, а, кривая 3). Активный разбавитель АР-3 не-

чении содержания активного разбавителя до 25%

сколько уступает АР-1 по эффективности разбавления,

и более незначительно влияет на вязкость компо-

очевидно, по причине меньшего размера углеводород-

зиции по сравнению с исходными значениями (ис-

ного фрагмента и компактности молекулы. Следует

ходная динамическая вязкость ЭО-1 — 8.66 Па∙с,

отметить, что введение различных активных разба-

10% АР-1 — 1.64, 20% АР-1 — 0.51, 30% АР-1 —

вителей во всем исследуемом диапазоне приводит к

0.23). Аналогичная тенденция наблюдается и при

снижению вязкости. Однако наибольшее снижение

использовании других активных разбавителей. Во-

вязкости при введении монофункционального актив-

вторых, при высоком содержании активных разбави-

ного разбавителя независимо от его структуры на-

телей (свыше 20%) может существенно замедляться

блюдается при содержании его в композиции до 10%.

процесс отверждения и наблюдаться ухудшение экс-

Аналогичные закономерности наблюдаются и

плуатационных свойств. В-третьих, существенно воз-

для эпоксидных композиций, содержащих дигли- растает себестоимость разрабатываемой композиции.

1294

Курбатов В. Г. и др.

Используемый отвердитель оказывает влияние

к росту содержания гель-фракции в композициях

на процесс отверждения эпоксидных композиций

(рис. 2, б).

(рис. 2). При введении АСА-1 наблюдаются наимень-

Влияние на процесс отверждения должно ока-

шие скорость отверждения композиции и содержание

зывать как количество активного разбавителя, так и

сетчатого полимера по сравнению с АСА-2 и АСА-3,

его функциональность. Монофункциональные раз-

причем данная тенденция сохраняется для компо-

бавители могут выступать в качестве обрывателей

зиций как на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропа-

растущих цепей, что может приводить к изменению

на (рис. 2, а), так и 4,4′-дигидроксидифенилметана

как топологии трехмерной сетки, так и содержания

(рис. 2, б).

сетчатого полимера в целом. Оценка влияния актив-

Следует отметить, что при отверждении ком-

ного разбавителя на свойства эпоксидных компози-

позиции на основе ЭО-1 предельное содержание

ций проводилась с использованием АСА-1, так как

гель-фракции в композиции, содержащей АСА-2 и

данный отвердитель наиболее простой по составу,

АСА-3, одинаково. При переходе на ЭО-2 содержа-

содержит только один аминосодержащий продукт —

ние гель-фракции в композиции с АСА-3 больше по

изофорондиамин.

сравнению с АСА-2. Это различие обусловлено тем,

Увеличение содержания монофункционального

что ЭО-2 обладает существенно более низкой вяз-

АР-1 приводит к снижению содержания гель-фрак-

костью по сравнению с ЭО-1, следовательно, будет

ции в покрытиях (рис. 4, а). Это обусловлено тем,

создаваться меньше диффузионных затруднений при

что монофункциональный эпоксидный олигомер при

глубоких степенях превращения с учетом того фак-

взаимодействии с отвердителем будет приводить к

та, что динамическая вязкость АСА-3 (6.8 Па∙с) на

образованию продукта, вымываемого при экстракции

порядок больше, чем у АСА-2 (0.36 Па∙с). Наличие

ацетоном. Вероятность образования таких продук-

стерических затруднений при отверждении компози-

тов возрастает с увеличением содержания активного

ции с использованием АСА-3 подтверждают данные,

разбавителя в исходной композиции. Также следует

представленные на рис. 3. Наибольшая начальная

отметить, что введение монофункционального оли-

скорость реакции как в случае ЭО-1, так и в случае

гомера приводит к увеличению времени образования

ЭО-2 наблюдается при использовании АСА-3. Однако

сетчатого полимера. Это обусловлено ростом содер-

при этом содержание сетчатого полимера при исполь-

жания эпоксидных групп, вступающих в реакцию с

зовании АСА-3 в композиции с ЭО-1 остается таким

отвердителем без образования сетчатой структуры.

же, как и при использовании АСА-2, что обусловлено

Известно [14], что алифатические и моноэпок-

диффузионно-топологическими ограничениями реак-

сидные соединения обладают меньшей реакционной

ции отверждения. Использование менее вязкого ЭО-2

способностью. Можно предположить, что введение их

частично снимает данные ограничения, что приводит

в систему будет сказываться на скорости расходования

Рис. 2. Зависимость содержания гель-фракции от времени отверждения композиции, содержащей эпоксидный оли-

гомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана (а) и 4,4′-дигидроксидифенилметана (б) в присутствии различных

отвердителей.

Отвердитель: 1 — CeTePox 1312 FS H, 2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54.

Исследование влияния активных разбавителей на свойства эпоксидных композиций и покрытий на их основе

1295

Рис. 3. Зависимость конверсии по эпоксидным группам от времени отверждения композиции, содержащей эпок-

сидный олигомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана (а) и на основе 4,4′-дигидроксидифенилметана (б)

в присутствии различных отвердителей.

Отвердитель: 1 — CeTePox 1312 FS H, 2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54.

эпоксидных групп в реакции с аминным отвердителем.

тем, что при используемых условиях отверждения

Действительно, начальная скорость расходования

АР-2 образует сетчатый полимер очень медленно

эпоксидных групп снижается с увеличением содер-

(за 8 ч содержание сетчатого в композиции АР-2 +

жания активного разбавителя, причем введение би-

+ АСА-1, определенное методом гель-золь анализа,

функционального АР-2 в большей степени снижа-

не превышает 5%). При использовании эпоксидного

ет данный параметр по сравнению с АР-1 (рис. 5).

олигомера на основе 4,4′-дигидроксидифенилметана

Следует отметить, что использование бифункцио-

были получены аналогичные зависимости содержа-

нального активного разбавителя АР-2 также приводит

ния сетчатого полимера от содержания активного

к снижению содержания сетчатого полимера (особен-

разбавителя в системе.

но при его содержании свыше 10%) по сравнению с

Изменение особенностей процесса отверждения,

исходной композицией (рис. 4, б). Это обусловлено вызванное введением активного разбавителя, а также

Рис. 4. Зависимость содержания гель-фракции от времени отверждения композиции, содержащей эпоксидный

олигомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана, CeTePox 1312 FS H и алкилглицидилового эфира с длиной

алкильного фрагмента С₁₂-С₁₄ (а) или диглицидилового эфира полипропиленгликоля (б).

Содержание активного разбавителя (%): 1 — 0, 2 — 5, 3 — 10, 4 — 15, 5 — 20.

1296

Курбатов В. Г. и др.

различной структурой сшивающих агентов, долж-

но оказывать влияние на свойства отвержденных

эпоксидных материалов. Для всех образцов введение

активного разбавителя приводит к снижению модуля

упругости полимерных пленок (рис. 6, а, б, д, е). При

этом увеличение содержания АР-1 с 5 до 20% в ком-

позиции на основе ЭО-1 не приводит к снижению мо-

дуля упругости отвержденных материалов (рис. 6, а,

кривая 1). Такой же характер зависимости наблюдает-

ся и при использовании АР-1, АР-3 в композициях на

основе ЭО-2 (рис. 6, д, кривые 1 и 3). Более того, для

пленки, сформированной из композиции на основе

ЭО-2, АР-3 и АСА-3, модуль упругости не зависит

Рис. 5. Зависимость скорости расходования эпоксидных

групп от содержания активного разбавителя в компо-

от содержания активного разбавителя (рис. 6, е, кри-

зициях, содержащих эпоксидный олигомер на основе

вая 3). Данный характер зависимостей необычен,

4,4′-дигидроксидифенилпропана, CeTePox 1312 FS H.

так как увеличение содержания компонента, при-

1 — алкилглицидиловый эфир с длиной алкильного фраг-

водящего к обрыву цепи, должно снижать густоту

, 2 — диглицидиловый эфир полипропилен- сшивки эпоксидных полимерных материалов либо

мента С₁₂-С₁₄

гликоля.

приводить к физической пластификации полученных

пленок. Увеличение содержания активного разбави-

Рис. 6. Влияние содержания активного разбавителя на модуль упругости (а, б, д, е) и предел прочности (в, г, ж, з)

эпоксидных полимерных пленок.

а, в — пленки на основе диглицидилового эфира 4,4′-дигидроксидифенилпропана, CeTePox 1312 FS H и различных

активных разбавителей: 1 — алкилглицидиловый эфир с длиной алкильного фрагмента С₁₂-С₁₄, 2 — диглицидиловый

эфир полипропиленгликоля, 3 — глицидиловый эфир неодекановой кислоты; б, г — пленки на основе диглицидилового

эфира 4,4′-дигидроксидифенилпропана, глицидилового эфира неодекановой кислоты и различных отвердителей:

1 — CeTePox 1312 FS H, 2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54.

Исследование влияния активных разбавителей на свойства эпоксидных композиций и покрытий на их основе

1297

теля приводит также к снижению предела прочности

ний, наименьшее снижение упруго-деформационных

эпоксидных полимерных материалов (рис. 6, в, г,

свойств наблюдается при использовании АР-3 (рис. 6).

ж, з) по сравнению с композициями, его не содер-

Уменьшение модуля упругости полимерных пле-

жащими. Снижение модуля упругости обусловлено

нок, вероятно, обусловлено снижением густоты хи-

тем, что формирующийся полимер обладает мень-

мической сетки. Дифференциальной сканирующей

шей густотой химической сетки, и, следовательно,

калориметрией были определены температуры сте-

покрытие будет более эластичным. При использова-

клования полимерных эпоксидных материалов. При

нии АР-1 наблюдается экстремальная зависимость

использовании АР-1 зависимость температуры сте-

предела прочности. Введение АР-1 в композицию

клования для эпоксидных материалов также имеет

в количестве до 10% приводит к снижению предела

экстремум. При введении АР-1 до 10% температу-

прочности, что может быть обусловлено снижением

ра стеклования снижается, а при дальнейшем уве-

густоты химической сетки. Увеличение содержания

личении его содержания — возрастает, что хорошо

АР-1 в композиции свыше 10% приводит к повыше-

согласуется с результатами физико-механических

нию предела прочности сформированной пленки, что,

испытаний (рис. 7, а, в, кривые 1). Введение актив-

вероятно, обусловлено эффектом антипластификации

ного разбавителя приводит к снижению температуры

(рис. 6, в, ж, кривая 1).

стеклования отвержденных покрытий (рис. 7, а, в)

Данная тенденция наблюдается при использовании

независимо от используемого типа олигомера, причем

как ЭО-1, так и ЭО-2. При содержании разбавителя в

для композиций на основе ЭО-2 увеличение содер-

композиции менее 10%, что является наиболее при-

жания активного разбавителя с 5 до 15% на темпе-

емлемым с точки зрения реологических исследова-

ратуру стеклования образцов влияния не оказыва-

Рис. 6 (продолжение).

д, ж — пленки на основе диглицидилового эфира 4,4′-дигидроксидифенилметана, CeTePox 1312 FS H и различных

эфир полипропиленгликоля, 3 — глицидиловый эфир неодекановой кислоты; е, з — пленки на основе диглицидило-

вого эфира 4,4′-дигидроксидифенилметана, глицидилового эфира неодекановой кислоты и различных отвердителей:

1 — CeTePox 1312 FS H, 2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54.

1298

Курбатов В. Г. и др.

Рис. 7. Влияние содержания активного разбавителя на температуру стеклования отвержденных эпоксидных мате-

риалов.

а — покрытия, содержащие эпоксидный олигомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана, CeTePox 1312 FS H и

различные активные разбавители: 1 — алкилглицидиловый эфир с длиной алкильного фрагмента С₁₂-С₁₄, 2 — дигли-

цидиловый эфир полипропиленгликоля, 3 — глицидиловый эфир неодекановой кислоты; б — покрытия, содержащие

эпоксидный олигомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилпропана, глицидиловый эфир неодекановой кислоты и различ-

ные отвердители: 1 — CeTePox 1312 FS H, 2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54; в — покрытия, содержащие

эпоксидный олигомер на основе 4,4′-дигидроксидифенилметана, CeTePox 1312 FS H и различные активные разбавители:

3 — глицидиловый эфир неодекановой кислоты; г — покрытия, содержащие эпоксидный олигомер на основе 4,4′-диги-

дроксидифенилметана, глицидиловый эфир неодекановой кислоты и различные отвердители: 1 — CeTePox 1312 FS H,

2 — CeTePox 1588 L H, 3 — ITAMINE CA54.

ет, несмотря на структуру используемого активного

Выводы

разбавителя. Наименьшее снижение температуры

стеклования наблюдается при использовании АР-

Показано, что наибольшее снижение вязкости

3. Наибольшее снижение температуры стеклования

эпоксидных композиций происходит при введении в

эпоксидных покрытий также независимо от струк-

систему алкилглицидилового эфира с длиной алкиль-

туры используемого олигомера наблюдается для

ного фрагмента С₁₂-С₁₄. Введение активных разба-

систем, где в качестве отвердителя использовался

вителей в количестве до 20% приводит к снижению

АСА-2 (рис. 7, б, г). Таким образом, показано, что

вязкости композиций. При этом наибольший эффект

структура активного разбавителя и используемого

снижения вязкости для эпоксидных композиций на-

эпоксидного олигомера оказывает влияние на харак-

блюдается при введении до 10% активного разбави-

тер изменения температуры стеклования отвержден-

теля. Следует также отметить, что снижение вязкости

ных материалов.

композиций отклоняется от закона аддитивности,

Исследование влияния активных разбавителей на свойства эпоксидных композиций и покрытий на их основе

1299

что обусловлено изменением межмолекулярных вза-

Конфликт интересов

имодействий в исследуемых системах. Большее от-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

клонение от закона аддитивности наблюдается при

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

использовании монофункциональных активных раз-

бавителей.

Установлено, что введение активного разбавителя

Информация об авторах

приводит к изменению процесса отверждения эпок-

сидных композиций. Начальная скорость нараста-

Курбатов Владимир Геннадьевич, к.х.н.,

ния гель-фракции в покрытиях остается постоянной

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6914-2088

с увеличением содержания активного разбавителя.

Пугачёва Татьяна Александровна,

Увеличение содержания активного разбавителя в ком-

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4278-9161

позиции приводит к увеличению длительности пери-

Малков Георгий Васильевич, к.х.н.,

ода до начала образования сетчатого полимера с 5 до

ORCID: http://orcid.org/0000-0003-1919-4602

30 мин. Это связано с тем, что в случае использова-

Красикова Мария Сергеевна,

ния монофункциональных разбавителей образуются

ORCID: http://orcid.org/0000-0003-1332-5886

Голиков Игорь Витальевич, д.х.н., проф.,

полимеры, вымываемые при экстракции ацетоном.

Также это связано с более низкой реакционной спо-

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0667-6063

собностью алифатических эпоксидных олигомеров

Ильин Александр Алексеевич, д.х.н., проф.,

и монофункциональных соединений, используемых

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0514-7111

в качестве разбавителей. Это приводит к снижению

скорости расходования эпоксидных групп и, сле-

Информация о вкладе авторов

довательно, увеличению времени до образования

В. Г. Курбатов — постановка задачи исследования,

сетчатого полимера.

изучение процессов отверждения эпоксидных мате-

Показано, что с увеличением содержания активно-

риалов в присутствии различных активных разбави-

го разбавителя наблюдается уменьшение как модуля

телей и отвердителей, интерпретация полученных

упругости, так и предела прочности эпоксидных по-

лимерных пленок. Однако при использовании АР-1

результатов экспериментов и оформление статьи.

зависимости предела прочности и температуры сте-

Т. А. Пугачёва — изучение процессов отверждения

клования от содержания активного разбавителя опи-

эпоксидных материалов в присутствии различных

сываются кривыми с экстремумом. В композициях

активных разбавителей и отвердителей, исследование

с содержанием до 10% АР-1 наблюдается сниже-

теплотехнических свойств полученных покрытий,

ние температуры стеклования и предела прочности

обработка и интерпретация полученных результатов

экспериментов и оформление статьи. Г. В. Малков —

эпоксидных пленок вследствие снижения густоты

определение физико-механических показателей эпок-

химической сетки. Свыше этого содержания пре-

сидных покрытий, обработка экспериментальных

дел прочности и температура стеклования образцов,

данных и интерпретация результатов физико-меха-

сформированных в присутствии АР-1, увеличивается,

что, вероятно, обусловлено явлением антипластифи-

нических испытаний. М. С. Красикова — определе-

кации.

ние физико-механических показателей эпоксидных

Композиции с содержанием монофункциональ-

покрытий, обработка экспериментальных данных.

ных разбавителей в эпоксидной композиции до 10%

И. В. Голиков — исследование теплотехнических

позволяют добиться приемлемых реологических,

свойств эпоксидных покрытий, обработка и интер-

упруго-деформационных и теплофизических свойств.

претация полученных результатов. А. А. Ильин —

исследование реологических свойств композиций,

При использовании бифункционального разбавителя

обработка и интерпретация полученных результатов.

приемлемый комплекс свойств достигается при его

содержании до 20%.

Список литературы

Финансирование работы

[1] Kim J.-M., Kwak E.-G., Lee C.-H., Lee S.-K. The

Работа выполнена при финансовой поддержке

engineering properties of unsaturated polyester polymer

Министерства науки и высшего образования РФ

concrete used the spherical steel slag fine aggregate

(Соглашение № 05.607.21.0316, уникальный иденти-

// Adv. Mater. Res. 2013. V. 687. P. 229-234. https://

фикатор соглашения RFMEFI60719X0316).

doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.687.229

1300

Курбатов В. Г. и др.

[2]

Khalid N. H. A., Hussin M. W., Ismail M., Basar N.,

[8]

Zhang G., Xie Q., Ma C., Zhang G. Permeable epoxy

Ismail M. A., Lee H.-S., Mohamedet A. Evaluation

coating with reactive solvent for anticorrosion of

of effectiveness of methyl methacrylate as retarder

concrete // Prog. Org. Coat. 2018. V. 117. P. 29-34.

additive in polymer concrete // Constr. Build. Mater.

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.12.018

2015. V. 93. P. 449-456.

[9]

Duong N. T., Hang T. T. X., Nicolay A., Paint Y.,

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.06.022

Olivier M.-G. Corrosion protection of carbon steel by

[3]

Yeon K. S., Choi Y. S., Kim K. K., Yeon J. H. Flexural

solvent free epoxy coating containing hydrotalcites

fatigue life analysis of unsaturated polyester-methyl

intercalated with different organic corrosioninhibitors

methacrylate polymer concrete // Constr. Build. Mater.

// Prog. Org. Coat. 2016. V. 101. P. 331-341.

2017. V. 140. P. 336-343.

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.08.021

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.116.

[10]

Байбаева С. Т., Миркинд Л. А., Крылова Л. П.,

[4]

Balas A., Palka G., Foks J., Janik H. Properties of cast

Навяжская Э. А., Салова А. С. Методы анали-

urethane elastomers prepared from poly(e-caprolactone)s

за лакокрасочных материалов. М.: Химия, 1974.

// J. Appl. Polym. Sci. 1984. V. 29. P. 2261-2270.

С. 252-256.

https://doi.org/10.1002/app.1984.070290702

[11]

Карякина М. И. Испытание лакокрасочных мате-

[5]

Jomier A., Amari K., Bernquist H., Glennstål M.,

риалов и покрытий. М.: Химия, 1998. С. 75-80.

Wasson B. Polycaprolactone as a reactive diluent in

[12]

Иржак В. И., Королев Г. В., Соловьев М. Е.

2K PU coatings formulation // Advances in a coating

Межмолекулярное взаимодействие в полиме-

technology conference. 2010. P. 268-270.

рах и модель физической сетки // Успехи химии.

[6]

Huang S., Xiao J., Zhu Y., Qu J. Synthesis and

1997. Т. 66. С. 179-200 [Irzhak V. I., Korolev G. V.,

properties of spray-applied high solid content

Solov′ev M. E. Intermolecular interaction in polymers

twocomponent polyurethane coatings based on

and the physical network model // Russ. Chem. Rev.

polycaprolactone polyols // Prog. Org. Coat. 2017.

1997. V. 66. P. 167-186. http://dx.doi.org/10.1070/

V. 106. P. 60-68.

RC1997v066n02ABEH000256 ].

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.02.011

[13]

Иржак В. И. Динамика макромолекул: сет-

[7]

Cui C., Guo X., Han Z., Shi J., Sun Z., Duan S., Liu B.,

ка зацеплений или сетка физических связей? //

Lin Z. Research and application of solvent-free internal

Высокомолекуляр. соединения. 2000. Т. 42А. № 8.

drag reducing epoxy coating for non-corrosive gas

С. 1616-1632.

transmission service // IOP Conf. Series: Earth and

[14]

Мошинский Л. Эпоксидные смолы и отвердители.

Environmental Sci. 2019. V. 252. P. 022055.

Тель-Авив: Аркадия пресс, 1995. С. 29-32.

http://doi.org/10.1088/1755-1315/252/2/022055