Ալիֆատիկ ամիններ էփոքսի ծածկույթներում՝ նպաստում են կոշտությանը և քիմիական դիմադրությանը

Ինչպես են ալիֆատիկ ամինները առաջացնում էպոքսիդային հարթավորումը և խաչաձև կապված խտությունը

Ամին-էպոքսիդային օղակի բացման պոլիմերացման մեխանիզմ

Էփօքսի խեժերը սկսում են հնանալ, երբ ալիֆատիկ ամինները ներգրավվում են այսպես կոչված նուկլեոֆիլային օղակաձև բացման ռեակցիաների մեջ: Երբ առաջնային ամինային խմբերը՝ NH2-ը, շփվում են էփօքսի օղակների հետ, դրանք իրականում կպչում են այն ածխածնի ատոմներին, որոնք սպասում էին, որ ինչ-որ բան տեղի ունենա: Սա քայքայում է ամբողջ օքսիրանային կառուցվածքը և ստեղծում է նոր քիմիական կապեր՝ առաջացնելով երկրորդային հիդրոքսիլային խմբեր և նաև երկրորդային ամիններ: Այն, ինչ տեղի է ունենում հետո, բավականին հետաքրքիր է. այս նոր առաջացած երկրորդային ամինները շարունակում են փոխազդել ավելի շատ էփօքսի մոլեկուլների հետ՝ ստեղծելով երրորդային ամիններ և ավելի շատ հիդրոքսիլային խմբեր: Այս շղթայակից ռեակցիան թույլ է տալիս նյութին քայլ առ քայլ աճել, մինչև այն պինդ վիճակ չընդունի: Վերջնարդյունքում ստացվում է բարդ եռաչափ ցանց, որտեղ ամեն մեկ ամինային ջրածին նյութի տարբեր մասերի միջև կապի կետ է հանդիսանում: Արդյունաբերական տեսանկյունից կարևոր է հասկանալ, թե ինչպես է սա աշխատում, քանի որ ռեակցիայի արագությունն ու արդյունավետությունը մեծապես կախված է ջերմաստիճանի վերահսկողությունից և ճիշտ խառնման հարաբերակցություններից: Արտադրողները պետք է հատկապես հավասարակշռեն այս փոփոխականները՝ վերջնական արտադրանքներում օպտիմալ հատկություններ ստանալու համար:

Ինչու են ալիֆատիկ ամինները թույլատրում արագ, ցածր ջերմաստիճանով փոխազդել բարձր խաչաձև կապվածությամբ

Ուղիղ շղթայում գտնվող ալիֆատիկ ամիններն ունեն շատ լավ մոլեկուլային շարժ, և ազոտի այդ ատոմները, որոնք լի են էլեկտրոններով, դարձնում են դրանք հզոր ռեակտիվ: Քանի որ դրանց ճանապարհին փակող տարածք չկա, այս միացությունները շատ լավ են ռեակցիա տալիս էպօքսի խմբերի հետ, նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը իջնում է: Երբ համեմատում ենք դրանք այլ տեսակների հետ, ինչպիսիք են ցիկլալիֆատիկ կամ արոմատիկ ամինները, ուղիղ շղթայում գտնվող տարբերակները ավելի արագ են հաստատվում, առաջացնում են ավելի խիտ ցանցեր մոլեկուլների միջև և դեռևս կլինեն ճիշտ հաստատված մինչև մոտավորապես մինուս հինգ աստիճան Ցելսիուս: 2023 թվականին «Լուսանկարչական տեխնոլոգիաների ամսագիր»-ում հրապարակված ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ այս նյութերը 15 աստիճանի դեպքում 80 տոկոսով ավելի արագ են հասնում ժելիացման փուլի, քան ցիկլալիֆատիկ նմանատիպերը: Նրանք նաև առաջացնում են միջուկներ, որոնք մոտ 40 տոկոսով ավելի խիտ են, քան պոլիամիդներով հաստատված համակարգերը՝ ըստ պահեստային մոդուլի փորձարկումների արդյունքների: Ինչն է դարձնում սա այդքան լավ աշխատող։ Վերցրեք, օրինակ, TETA-ն, որն ունի հինգ ակտիվ ջրածնային կետեր կապման համար։ Այս առատությունը հանգեցնում է շատ ավելի խիտ ցանցային կառուցվածքների վերջնական արտադրանքում, որը բարձրացնում է ապակե անցման ջերմաստիճանը 20-ից մինչև 35 աստիճան Ցելսիուսով ավելի բարձր, քան սովորական էպօքսի խեժերը:

Ալիֆատիկ ամինային կառուցվածքի հատկությունների փոխհարաբերություններ պինդության օպտիմալացման համար

Առաջնային և երկրորդային ամինային ֆունկցիոնալությունները և պինդության զարգացման կինետիկան

Ամինների դեպքում առաջնային ամինները առանձնանում են, քանի որ յուրաքանչյուր ազոտի ատոմի վրա ունեն երկու ռեակտիվ ջրածնային ատոմ: Սա նշանակում է, որ նրանք առաջացնում են ավելի խիտ խաչաձև ցանցեր և արագացնում են հնացման գործընթացը՝ համեմատած երկրորդային ամինների հետ, որոնք ունեն միայն մեկ ռեակտիվ ջրածին: Օրինակ, առաջնային ալիֆատիկ ամինները սենյակային ջերմաստիճանում (մոտ 25°C) 24 ժամվա ընթացքում կարող են հասնել իրենց վերջնական կարծրության մոտ 90%-ի, մինչդեռ երկրորդային ամիններին սովորաբար անհրաժեշտ է 48-ից 72 ժամ՝ նույն մակարդակին հասնելու համար: Հետաքրքիր է, որ այս ավելի արագ ցանցի առաջացումը փաստացի բարձրացնում է ապակե անցման ջերմաստիճանը (Tg) մոտ 15-20°C-ով՝ համեմատած երկրորդային ամինային համակարգերի հետ, ինչը Դինամիկ Մեխանիկական Վերլուծությունը հաստատել է: Ընդ որում, երկրորդային ամինները ավելի դանդաղ են ռեակցիա տալիս, ինչը օգնում է վերահսկել էքզոթերմիկ ջերմության արտադրությունը և պահում է ներքին լարվածությունները ցածր մակարդակի վրա հնացման ընթացքում: Սա նրանց ավելի քիչ հավանական է դարձնում հաստ մասերում մանրաթելեր առաջացնելու համար: Ուստի, եթե մեկին անհրաժեշտ է արագ կոշտացող նյութ՝ օրինակ, բարձր շրջանառությամբ հատակների համար, առաջնային ամինները տրամաբանական ընտրություն են: Սակայն բարդ ձևերի դեպքում, երբ կարևոր է ներքին լարվածությունների վերահսկումը, երկրորդային ամիններն ավելի խելամիտ ընտրություն են հանդիսանում՝ չնայած դանդաղ հնացման ժամանակահատվածին:

DETA, TETA և IPDA-ի համեմատում՝ ճկունության, շարժականության և կոշտության հավասարակշռմամբ

DETA-ն և TETA-ն պրիմար ալիֆատիկ ամինների ընտանիքին են պատկանում, որոնք հայտնի են իրենց արագ փոխարկման հատկություններով և կոշտ վերջնամշակման հնարավորությամբ, թեև տարբերվում են ճկունության բնութագրերով: DETA-ն ունի գծային մոլեկուլային կառուցվածք, որն ապահովում է մոտ Shore D 85 կոշտություն՝ բավարար ճկունությամբ: TETA-ն իր կառուցվածքին ավելացնում է ևս մեկ ամինային խումբ, ինչը ստեղծում է ավելի խիտ խաչաձև կապեր, որոնք արդյունքում տալիս են զգալիորեն ավելի կոշտ նյութ (Shore D 88-90 միջակայք), ինչպես նաև լավ քիմիական դիմադրություն: IPDA-ն այս բանը նորից է տանում` որպես ցիկլային ալիֆատիկ երկրորդային ամին, որն առավելագույն կոշտություն է ապահովում (Shore D 92-94) և առավելագույն կայունություն ջրային միջավայրում, թեև այն փոխարկվում է մոտ 30% ավելի երկար, քան DETA-ն: Ծովային ծածկույթների վրա աշխատող մասնագետների մեծ մասը նախընտրում է TETA-ն, քանի որ այն լավ հավասարակշռություն է ապահովում կոշտության և անհրաժեշտ ճկունության միջև: Երբ ձևավորողները IPDA-ն խառնում են DETA-ի հետ, նրանք ստանում են նաև որոշ հետաքրքիր սիներգիաներ. փոխարկման ժամանակը նվազում է մոտ 20%-ով՝ համեմատած մաքուր IPDA-ի կիրառման հետ, միևնույն ժամանակ պահպանելով սկզբնական կոշտության 90%-ից ավելին արագացված եղանակով QUV եղանակի փորձարկումից հետո:

Ալիֆատիկ ամին-շղթայազրկված էփոքսիդներ. բարձրագույն քիմիական և խոնավության դիմացկության ապահովում

Խիտ խաչաձև կապված ցանցեր՝ որպես լուծիչների, թթուների և հիմունքների թափանցմանը խոչընդոտելու պատնեշ

Ալիֆատիկ ամին-հիդրոլիզված էպօքսիդներն ունեն գերազանց խաչաձև կապման խտություն, որը հաճախ գերազանցում է 0.5 մոլ/սմ³-ը՝ ըստ Պոլիմերային գիտության ամսագրի (2023) վերջերս հրապարակված հետազոտությունների: Սա առաջացնում է խիտ մոլեկուլային կառուցվածք, որը լավ աշխատում է որպես պաշտպանություն կորոզիայից: Երբ փորձարկվում է ASTM D1654 ստանդարտի համաձայն՝ նմուշները պահպանում են մոտ 95% սկզբնական կպչունությունը՝ նույնիսկ այն բանից հետո, երբ մեկ ամիս մնում են pH 3-ից մինչև pH 12 լուծույթներում լցված վիճակում: Սա շատ էական է համեմատած այլ տարբերակների հետ, ինչպիսին է պոլիամիդ-հիդրոլիզված էպօքսիդները, որոնք նմանատիպ պայմաններում սովորաբար ցուցադրում են մոտ 40%-ով պակաս կորոզիայի դիմադրություն:

Ալիֆատիկ շղթայի քիմիական բնույթի շնորհիվ առաջացած հիդրոֆոբություն և հիդրոլիտիկ կայունություն

Ալիֆատիկ հիդրոկարբոնների երկար շղթաները պարունակում են շատ այսպես կոչված ոչ բևեռային մեթիլենի խմբեր (-CH2-), որոնք բնական եղանակով վանում են ջուրը: Այս մակերեսների դեպքում ջրի հպման անկյունը սովորաբար գերազանցում է 85 աստիճանը, ուստի ջուրը փոխարենը կաթիլներ է առաջացնում՝ այն կլանվելու: Ալիֆատիկ ամինների տարբերությունն էսթեր-հիմքով հարմարեցուցիչներից այն է, որ դրանք չունեն այնպիսի կապեր, որոնք կարող են քայքայվել ջրի ազդեցության տակ: Սա նշանակում է, որ նրանք խոնավ կամ սոխական պայմաններում երկար ժամանակ գտնվելուց հետո էլ պահպանում են իրենց ամրությունը, ինչը կանխում է խնձորակների առաջացումը կամ շերտերի պոկվելը: Նավերի և ծովային հարթակների վրա կատարված փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս ծածկույթները ամբողջ տարվա ընթացքում աղային ջրում գտնվելուց հետո միայն մոտ 5% ավելի շատ քաշ են կլանել: Իրականում, սա երեք անգամ լավ է, քան այն, ինչ տեղի է ունենում արոմատիկ ամիններից պատրաստված ծածկույթների հետ՝ ծովի նույն ծայրահեղ պայմաններում:

Իրական կիրառություններ՝ ենթակառուցվածքներ, ծովային և արդյունաբերական պաշտպանական ծածկույթներ

Ալիֆատիկ ամինով ցանկապատված էպօքսիդները հանդիպում են ենթակառուցվածքներում, ծովային և արդյունաբերական օբյեկտներում՝ շնորհիվ իրենց դիմացկունության խիստ պայմաններին: Օրինակ՝ կամուրջներում և շենքերում այս ծածկույթները պաշտպանում են պողպատը և բետոնը աճող կոռոզիայից ու այլ եatherանցքային վնասվածքներից, ինչը կառույցներին թույլ է տալիս ավելի երկար ժամանակ ծառայել՝ առանց անընդհատ նորոգումների: Ծովում, նավերի, ծովափնյա շինությունների և պարանոցների վրա նույն ծածկույթները պայքարում են աղի ջրի վնասակար ազդեցության դեմ, դիմադրում են մաշմանը և նույնիսկ դիմադրում են արևի վնասակար ազդեցությանը՝ եթե ճիշտ լինեն լրացուցիչ շերտով ծածկված: Գործարաններն ու արտադրամասերը նույնպես կախված են այս նյութերից՝ խողովակները, պահեստային տանկերը և սարքավորումները քիմիական ազդեցություններից և ֆիզիկական մաշվածությունից պաշտպանելու համար, ինչը ապահովում է աշխատանքների անխափան ընթացքը և ավելի մեծ անվտանգություն աշխատողների համար: Այն, ինչ իրենց տարբերում է, արագ հասունանալու ունակությունն է, ամուր վերջնական մակերեսը և այն փաստը, որ նրանք տարիներ շարունակ արդյունավետ են աշխատում շատ խիստ պայմաններում:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ են ալիֆատիկ ամինները և ինչու՞ են դրանք կարևոր էպօքսիդային հարթակման ընթացքում

Ալիֆատիկ ամինները ազոտի ատոմներ պարունակող միացություններ են, որոնք ունեն բարձր ռեակտիվություն՝ հատկապես էպօքսիդային հարթակման ընթացքում: Դրանք թույլ են տալիս արագ, ցածր ջերմաստիճանային հարթակում և հանգեցնում են բարձր խաչաձև կապվածության, ինչը բարելավում է էպօքսիդային խեժերի տևողականությունն ու արդյունավետությունը:

Ինչպե՞ս են տարբերվում առաջնային և երկրորդային ամինները հարթակման և կոշտության տեսանկյունից

Առաջնային ամիններն ունեն երկու ռեակտիվ ջրածնի ատոմ և ավելի արագ են հարթակվում՝ արագ հասնելով բարձր կոշտության, ինչը շատ օգտակար է արագ կիրառման դեպքերում: Երկրորդային ամինները հարթակվում են ավելի դանդաղ, որը օգնում է կառավարել ջերմությունն ու ներքին լարվածությունները՝ դարձնելով դրանք հարմար բարդ ձևերի համար:

Որո՞նք են ալիֆատիկ ամիններով հարթակված էպօքսիդային խեժերի առավելությունները մյուս էպօքսիդային խեժերի նկատմամբ

Ալիֆատիկ ամիններով հարթակված էպօքսիդային խեժերը առաջարկում են գերազանց քիմիական և խոնավության դիմադրություն՝ դրանց խիտ խաչաձև ցանցերի և հիդրոֆոբ հատկությունների շնորհիվ: Դրանք ավելի լավ են աշխատում խիստ պայմաններում, ինչը դրանք դարձնում է իդեալական արդյունաբերական, ծովային և ենթակառուցվածքային կիրառությունների համար: