Красінський Володимир Васильович. Композиційні матеріали на основі феноло-формальдегідних смол з покращеними адгезійними властивостями : Дис... канд. наук: 05.17.06 - 2009.
Анотація до роботи:
Красінський В. В. Композиційні матеріали на основі феноло-формальдегідних смол з покращеними адгезійними властивостями. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 – Технологія полімерних і композиційних матеріалів. – Національний університет "Львівська політехніка". Львів, 2009.
Дисертаційна робота присвячена розробленню реакційноздатних композицій на основі феноло-формальдегідних смол, модифікованих полівінілпіролідоном (ПВП) і епоксидіановою смолою ЕД-20, для клейових та пресових матеріалів. Досліджені фізико-хімічні закономірності процесу затвердження феноло-формальдегідних смол епоксидною смолою в присутності ПВП. Показано, що, завдяки наявності в своїй структурі полярних карбаматних груп, ПВП бере участь у формуванні просторової сітки в процесі затвердження епокси-новолакових композицій. Розкритий механізм взаємодії між компонентами.
Вивчено вплив концентрації компонентів композиції та умов затвердження на фізико-механічні, теплофізичні, адгезійні, електроізоляційні та антикорозійні властивості композитів.
Показано перспективність наповнення таких композицій з метою одержання, поряд з клеями, захисними покриттями та замазками, компаундів різноманітного призначення з високими міцнісними характеристиками і прес-матеріалів.
Досліджено технологічні властивості одержаних композицій. Встановлено закономірності зміни їх реологічних властивостей. Показано, що внаслідок утворення тиксотропних структур, які швидко відновлюються, епокси-новолакові композиції з додатками ПВП можна використовувати для одержання покрить на вертикальних поверхнях.
Оптимізовано рецептуру феноло-формальдегідних композицій модифікованих ПВП та епоксидною смолою і подано рекомендації щодо створення клейової мастики з підвищеними адгезійними властивостями та високореакційних, малотоксичних прес-матеріалів.
1. В роботі вперше розроблено реакційноздатні композиції на основі новолакової феноло-формальдегідної смоли, полівінілпіролідону і епоксидіанової смоли та визначені умови їх затвердження без додаткових зшиваючих агентів та розроблені основи технології виготовлення клеїв на основі створених модифікованих композицій з підвищеними експлуатаційними та адгезійними властивостями і прес-порошків з високими електроізоляційними властивостями.
2. Методами ІЧ-спектроскопії, ДТА, ДТГ, гель-фракції, а також з використанням модельних сполук вперше показано, що при температурах вищих за 100 С макромолекули ФФС приєднуються до ПВП за участі вільних метоксильних груп ФФС новолакового типу та карбаматних груп в макромолекулах ПВП і підтверджена участь ПВП у формуванні тривимірної сітки в процесі затвердження феноло-формальдегідних смол епоксидіановою смолою в присутності каталізатора затвердження N,N-диметиланіліну (ДМА), що супроводжується зростанням ступеню зшивання, підвищується термостійкість розробленої композиції в порівнянні з чистою ФФС, затвердженою уротропіном.
3. Показано, що модифікація новолакових ФФС полівінілпіролідоном та епоксидною смолою створює умови затвердження композиції без уротропіну, що сприяє підвищенню адгезійних, міцнісних та електроізоляційних властивостей і підвищенню водотривкості. Позитивний ефект модифікації полівінілпіролідоном та епоксидною смолою проявляється в області концентрацій ПВП 0,5 – 1 % мас., ЕД-20 – 25 – 30 % мас. в присутності 1 % мас. ДМА, зокрема адгезійна міцність зростає в 4 рази, ударна міцність, міцність при статичному згинанні, поверхнева твердість та питомий об'ємний електричний опір зростають в 1,5 – 2,5 рази. Зміна властивостей в значній мірі залежить від умов затвердження.
4. Встановлено, що фізико-механічні властивості наповнених феноло-формальдегідних клейових композитів з додатками ПВП та ЕД-20 залежать, як від природи та концентрації вихідних речовин, гранулометричного складу наповнювачів, так і від режиму затвердження, оптимальними параметрами котрого є: температура затвердження 140-160 С, час затвердження 20-30 хвилин.
5. Встановлено, що модифіковані полівінілпіролідоном та епоксидною смолою феноло-формальдегідні смоли новолакового типу характеризуються високим показником тиксотропності. Утворення тиксотропних структур відбувається внаслідок фізико-хімічної взаємодії активних функційних груп феноло-формальдегідного олігомеру з активними функційними групами ЕД-20 та ПВП з утворенням водневих зв'язків. Разом з тим, життєздатність розроблених композицій є достатньо високою і складає 30 діб.
6. Досліджено вплив різних полімерних модифікаторів та затверджувачів на адгезійні і фізико-механічні властивості новолакової ФФС. Показано, що розроблена композиція на основі модифікованої ПВП та ЕД-20 феноло-формальдегідної смоли володіє значно вищими експлуатаційними властивостями у порівнянні з феноло-формальдегідними композиціями з іншими модифікаторами та уротропіном. Методом математичного планування виведені лінії рівних значень властивостей залежно від композиційного складу та визначені коефіцієнти регресії, що передбачає розроблення процесу з одержанням матеріалу з прогнозованими властивостями.
7. Вперше встановлена можливість одержання прес-матеріалів з пониженою токсичністю на основі розробленого комбінованого зв'язного на основі новолаку, епоксидіанової смоли та полівінілпіролідону. Показано, що прес-матеріали володіють високою реакційною здатністю при пресуванні (час витримки під тиском 0,8-1,4 хв/мм), які затверджуються без виділення летких, а затверджені композити на їх основі мають вищі електроізоляційні властивості у порівнянні з промисловими прес-порошками.
8. На основі проведених досліджень обгрунтовані технологічні параметри переробки та розроблено технологічні рекомендації щодо одержання клейової мастики та пресованих виробів з прес-порошків на основі модифікованих полівінілпіролідоном і епоксидною смолою феноло-формальдегідних композицій. Представлена принципова технологічна схема одержання клейової мастики на основі модифікованої ФФС та мармуровї крихти. Розроблені феноло-формальдегідні композиції модифіковані епоксидіановою смолою та ПВП захищені патентом України на винахід (№ 82171) та рекомендовані для використання у виробництві жарівок на ВАТ "Іскра", м. Львів. Актом промислових випробувань клейової мастики на ТзОВ "Пальмира" (м. Самбір) підтверджено ефективність застосування розробленої мастики в процесах склеювання скла з металом.
Публікації автора:
Красінський В.В. Дослідження механічних властивостей клеєвого шва на основі модифікованої полімерної складової / Красінський В.В. Шаповал Й.М. // Вісник НУ „Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2006. – №553. – С. 311 – 314.
Особистий внесок полягає у проведенні досліджень адгезійної міцності клейового шва на основі модифікованої полімерними доданками феноло-формальдегідної смоли новолакового типу, обробці експериментальних даних.
Суберляк О.В. Особливості одержання модифікованих феноло-фермальдегідних смол. Фізико-хімічні властивості / Суберляк О.В., Шаповал Й.М., Красінський В.В. // Хімічна промисловість України. – 2007. – №2. – С. 45 – 48.
Встановлено основні закономірності одержання епокси-новолакових композицій та вибрано каталізатор їх затвердження, визначено теплостійкість незатверджених та затверджених епокси-новолакових композицій, а також композицій модифікованих ПВП.
Красінський В.В. Теплофізичні характеристики феноло-формальдегідних смол, модифікованих епоксидною смолою / Красінський В.В., Суберляк О.В., Шаповал Й.М. // Вісник НУ „Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2007. – №590. – С. 356 – 360.
Встановлено методом екстракції оптимальне співвідношення феноло-формальдегідної та епоксидної смол і кількість каталізатора за виходом гель-фракції затверджених композицій, визначено їх теплофізичні властивості.
Суберляк О.В. Клейові композиції на основі феноло-формальдегідних смол. Адгезійні властивості / Суберляк О.В., Шаповал Й.М., Красінський В.В. // Хімічна промисловість України. – 2007. – №6. – С. 36 – 38.
Визначено залежність адгезійної міцності клейового шва на основі розроблених феноло-формальдегідних композицій від їх складу.
Суберляк О.В. Епокси-новолачні композиції. Вплив природи наповнювача на фізико-механічні властивості / Суберляк О.В., Шаповал Й.М., Красінський В.В. // Хімічна промисловість України. – 2008. – №2. – С. 45 – 48.
Встановлено вплив природи, гранулометричного складу та оптимального вмісту напонювачів в модифікованій полівінілпіролідоном епокси-новолаковій композиції, при якому спостерігається максимальна міцність клейового з’єднання.
Красінський В.В. Дериватографічні дослідження феноло-формальдегідних композицій / Красінський В.В., Кочубей В.В., Шаповал Й.М. // Вісник НУ „Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2008. – № 609. – С. 361 – 364.
Проведено порівняльний аналіз термічної стійкості розробленої епокси-новолакової композиції та новолаку, описано одержані дані диференційно-термічного аналізу.
Пат. 82171 Україна, МПК С 08 К 5/09, С 08 L 61/00. Полімерна композиція для склеювання сталі зі склом / О.В. Суберляк, Й.М. Шаповал, В.В Красінський; заявник і власник патенту НУ "Львівська політехніка" – № а 2007 03595 ; Заявл. 02.04.2007 ; Опубл. 11.03.2008. – Бюл. № 5.
Визначено адгезійну міцність і теплостійкість за Віка клейових з'єднань на основі модифікованих ПВП та епоксидною смолою феноло-формальдегідних композицій.
Красінський В. Дослідження механічних властивостей клейового шва на основі модифікованої полімерної складової // Тези доповідей 63-тьої студентської науково-технічної конференції (21 листопада 2005 р.). – Львів: Нац. ун-т "Львівська політехніка", 2006. – С. 220-221.
Красінський В.В., Шаповал Й.М., Суберляк О.В. Дослідження механічних властивостей клеєвого шва на основі модифікованої полімерної складової // Тези сьомої Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (18-19 травня 2006 р.). – Київ: Київський нац. ун-т ім. Тараса Шевченка, 2006. – С. 298.
Красінський В.В., Шаповал Й.М., Суберляк О.В. Вплив модифікатора і наповнювача на механічні властивості новолакової фенол-формальдегідної смоли // Тези П’ятої відкритої наукової конференції професорсько-викладацького складу інституту прикладної математики та фундаментальних наук (5-6 жовтня 2006 р.). – Львів: Нац. ун-т "Львівська політехніка", 2006. – С. 102.
11. Суберляк О.В., Шаповал Й.М., Красінський В.В. Механічні властивості феноло-формальдегідних смол, модифікованих епоксидною смолою // Тези ІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених (26-28 квітня 2007 р.). – Київ: Нац. техніч. ун-т України “Київський політехнічний інститут”, 2007. – С. 120.
12. Красінський В.В., Шаповал Й.М., Суберляк О.В. Особливості одержання та фізико-хімічні властивості модифікованих феноло-фермальдегідних смол // Тези Восьмої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії” (21-23 травня 2007 р.). – Київ: Київський нац. ун-т ім. Тараса Шевченка, 2007. – С. 199.
13. Красінський В.В., Суберляк О.В., Шаповал Й.М. Особливості затвердження епокси-новолачних композицій // Тези ІІІ Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених „Хімія і сучасні технології” (22-24 травня 2007 р.). – Дніпропетровськ: Український державний хіміко-технологічний університет, 2007. – С. 104.
14. Красінський В.В., Суберляк О.В., Шаповал Й.М. Клеєві композиції на основі феноло-формальдегідних смол // Материалы Двадцать седьмой международной конференции и выставки „Композиционные материалы в промышленности” (28 травня-1 червня 2007 р.). – Ялта: УИЦ "Наука. Техника. Технология", 2007. – С. 228-229.
15. Красінський В.В., Суберляк О.В., Шаповал Й.М. Фізико-механічні властивості модифікованих феноло-формальдегідних смол // Тези IV науково-технічної конференції “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості” (11-14 вересня 2007р.). – Львів: Нац. ун-т “Львівська політехніка”, 2007. – С. 257 – 258.
16. Красінський В.В., Суберляк О.В., Шаповал Й.М. Полімерна модифікація феноло-формальдегідних клеєвих матеріалів в процесі тверднення // Тези ХІ Української конференції з високомолекулярних сполук (1-5 жовтня 2007 р.). – Дніпропетровськ: Нац. Академія Наук України, 2007. – С. 212.
17. Красінський В.В., Шаповал Й.М. Дериватографічні дослідження феноло-формальдегідних композицій // Тези І Міжнародної (ІІІ Всеукраїнської) конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології (23-25 квітня 2008 р.). – Київ: Нац. техніч. ун-т України “Київський політехнічний інститут”, 2008. – С. 158.
