Учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали низковязкую эпоксидную смолу, которая обладает высокой температурой стеклования, превосходной условной прочностью. Эта разработка открывает новые возможности для её использования, избавляет от необходимости применения разбавителей и позволяет модифицировать более высоковязкие существующие смолы без снижения их механических свойств. В результате клей и краски становятся более устойчивыми.
Эпоксидные смолы — это группа термореактивных полимеров, которые получают в результате реакции между эпоксидными соединениями и отверждающими агентами. Они представляют собой вязкие жидкости, которые после отверждения превращаются в жесткие и прочные материалы.
Эпоксидные смолы используются в качестве основы для красок, лакокрасочных покрытий, клеев и изоляционных материалов. Также их применяют для электроизоляции и герметизации в приборостроении и электротехнике, при изготовлении технологической оснастки и в качестве антифрикционных покрытий.
Для понижения вязкости эпоксидных смол используют пластификаторы и активные разбавители. Однако, с уменьшением вязкости снижается прочность и теплостойкость.
«У эпоксидных смол с низкой вязкостью есть несколько существенных преимуществ. Во-первых, повышение технологических свойств, например, более низкая температура переработки. А во-вторых, образование меньшего количества пузырей при смешивании с отвердителем. Это обеспечивает высокие физико-механические характеристики отвержденного связующего. Синтезированная нами смола может выступать в качестве модификатора более высоковязких эпоксидных смол, при этом в отличии от классических модификаторов вязкости ее использование не приводит к понижению качества»
рассказала студентка кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Юлия Шутова.
Политехники синтезировали эпоксидную смолу двухстадийным способом. Первая стадия синтеза заключалась в добавлении к анилину в небольшом избытке эпихлоргидрина. В качестве растворителя использовался ацетон. Реакцию проводили при интенсивном перемешивании при температуре 70°С, в течение пяти часов.
На второй стадии происходило образование новых эпоксидных колец в щелочной среде. Образовался диглицидиловый эфир анилина с новыми концевыми эпоксигруппами.
«Полученная нами эпоксидная смола имеет вязкость более чем в 50 раз ниже той, которую сейчас активно используют в РФ. При этом проведенные испытания показали высокую прочность: условная — 22 МПа, а адгезионная прочность на отрыв — 9,8 Мпа. Также мы определили температуру стеклования, при которой полимер переходит из твердого, стеклоподобного материала в нечто мягкое, похожее на резину, она составила 160°С. Для низковязких эпоксидных композиций это очень достойный показатель и означает, что композицию можно применять при температурах до 130 градусов без понижения прочностных характеристик»
дополнил кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИТХ УрО РАН, доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Алексей Слободинюк.
Статья опубликована в материалах конференции «Химия. Экология. Урбанистика», 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
