Исследование новых структурирующих агентов полимеров и полимерных композиций

Сотрудниками ГНИИХТЭОС проведены работы по синтезу полиметилдемитилсилоксанового олигомера (продукт в зарубежной литературе называют QМ — смолами), обладающего достаточно высокой молекулярной массой (по сравнению с ТЭС) и не высокой функциональностью (по сравнению с К-101). Этот продукт используется в качестве структурирующего агента при холодной вулканизации жидких кремнийорганических полимеров. В процессе эксплуатации для полимерных материалов важна не столько высокая прочность сама по себе, сколько сочетание оптимальной упругости и способности рассеивать энергию при пластической деформации. Поэтому, целесообразно проводить изучение изменения физико-механических свойств композиций путем измерения энергии разрушения стандартных образцов при растяжении (dS). QМ — силоксаны (продукт МКС) представляет собой кремнийорганическое полифункциональное соединение состава:

[CH3 SiO1,5]m[(CH3)2 SiO]n.

где m 18, n 9, содержащие до 1,5% оксигрупп и до 2% алкоксигрупп При совместной вулканизации полиметисилоксан —, -диола (СКТН) с МКС удается повысить физико-механические свойства до следующих величин:

• — относительное удлинение при разрыве 210 — 310%
• — предел прочности при разрыве 10 — 12 кгс/см2
• — твердость по ТИР 18 — 20
• — работа разрушения 38 — 56 кДж

По изменению работы разрушения физико-механические свойства вулканизатов повышаются по сравнению с композициями, в которых использовался в качестве структурирующего агента ТЭС в 6 раз, а олигометоксисилан — в 2 — 3 раза. Это является качественным подтверждением изменения структуры полимерной сетки.

Изучено влияние количества МКС на изменение физико-механических свойств вулканизатов. На рис. 1. показано изменение работы разрушения вулканизата при нормальной температуре и после прогрева до 1500С в течение 100 часов. Оптимальное количество МКС на 100 г СКТН составляет 40 — 75 г [6−9].

Так же, изучено влияние общей функциональности, использующихся при синтезе продуктов (мономеров), и типа алкоксигрупп (метокси-, этокси-, бутокси-, и некоторые другие) при применении в продукте МКС на физико-механические свойства вулканизатов на основе СКТН с оптимальным количеством МКС.

Как видно из рисунка 2. оптимальная функциональность, используемых при синтезе МКС мономеров, должна составлять 2,3 — 2,4.

Вулканизация полидиметилсилоксана —, -диола (СКТН) продуктом МКС в присутствии ДЭДКО является довольно длительным процессом, поэтому для ускорения этого процесса по литературным данным, используются ТЭС и продукт К-101. Использование продукта К-101 позволяет ускорить процесс вулканизации и дополнительно увеличить прочностные свойства, сохранив при этом эластичность вулканизатов.

В таблице 1 показано влияние различных ингредиентов на физико-механические свойства вулканизатов на основе полиметилсилоксан —, -диола, отвержденного ТЭС, продуктами К-101 и МКС, в присутствии ДЭДКО.

Рис. 1. Влияние количества МКС на физико-механические свойства

кремнийорганических композиций:

• 1 — при 200С;
• 2 — после воздействия 1500С в течение 100 часов.

Рис. 2. Влияние функциональности МКС на физико-механические свойства композиций на основе СКТН:

• 1 — при 200С;
• 2 — после воздействия 1500С в течение 100 часов.

Таблица 1. Влияние количества мкс на изменение физико-механических свойств вулканизатор

Таблица 2. Физико-механические свойства кремнийорганических композиций с новым структурирующим агентом (QM-силоксан).

В таблице 2 показано влияние положительной (+800С) и отрицательной (-600С) температур на физико-механические свойства вулканизатов, содержащих в своем составе МКС.

Как видно из таблицы 2, вулканизаты на основе СКТН, отвержденные МКС, в диапазоне температур от -600С до +800С, практически сохраняют свои свойства без изменения. Этот факт может служить подтверждением, что в процессе вулканизации СКТН продуктом МКС образуется более регулярная трехмерная структура, чем при вулканизации ТЭС и продуктом К-101.

Таким образом, применение нового структурирующего агента QМ — силоксана — позволяет получать жидкотекучие в исходном состоянии композиции, обладающие в вулканизованном состоянии прозрачностью, высокой прочностью и эластичностью. На основе СКТН, модифицированного QМ — силоксанами (полиметилдиметилсилоксановый олигомер), можно получать жидкотекучие композиции, по физико-механическим свойствам не уступающих композициям, содержащих различные минеральные наполнители, и превосходящие при этом в 5 — 10 раз по механическим свойствам ранее известные жидкотекучие кремнйорганические составы.