Эпоксидтик каптоодогу алифаттык аминдер: Катуулукка жана химиялык туруктуулукка салым кошот

Алифаттык Аминдер Эпоксидди Кургатуу жана Кичине Байланыштырар Тыгыздыкты Кандай Кылып Иштетет

Амин–эпоксид саккага ачуу полимеризациясынын механизмиси

Эпоксиддики смолалар алифатикалык аминдер нуклеофилдүү цикл ачуу реакциясына тартылганда катаңдана баштайт. Биринчи амин топтору NH2 эпоксиддин жөргөктөрүнө тийип келгенде, алардын карбон атомдоруна тийип, алардын ичиндеги оксиран структурасын бузуп, жаңы химиялык байланыштар түзөт, натыйжада экинчи топтогу гидроксил топтору жана дагы бир аз аминдер пайда болот. Кийинки кадамда кызыктуу нерсе болот – жаңыдан пайда болгон экинчи аминдер кезинде эпоксиддин башка молекулалары менен реакцияга киришет, третичдик аминдерди жана тагы да көп гидроксил топторун түзөт. Бул чексиз реакция материалды баскыч-баскыч өстүрүп, катуу затка айлантып берет. Натыйжада амин водородунун ар бир атому материалдын ар түрдүү бөлүктөрүн бириктирген байланыш нүктөсүнө айланат. Өнөр жай тарабынан бул кандай иштээрин билүү маанилүү, анткени реакциянын ынтымактуулугу температураны башкарууга жана туура аралаштыруу пропорциясына күчтөн таандык. Өндүрүүчүлөр акыркы өнүмдөрдүн оптималдуу касиеттерин камсыз кылуу үчүн бул факторлорду так тең салыштырышы керек.

Алифатикалык аминдер жогорку чегенүү тыгыздыгы менен төмөнкү температурада ысулду неге камсыз кылат

Түз сызыктуу алифаттык аминдерде молекулалык кыймыл-жылыныш чын эле жакшы, ал эми электрондор менен толтурулган азот атомдору аларды супер реактивдүү кылат. Анткени алардын жолунда көп мейкиндик болбогондуктан, бул компаундтар чылымданганда да эпоксидтик топтор менен жакшы реакцияга түшөт. Циклоалифаттык же ароматтык аминдерге караганда түз сызыктуу түрлөрү молекулалар арасында тезирээк кошоңдошуп, татаал торлорду пайда кылып, минус беш градус чейинки температурада дагы туура катуулап калат. 2023-жылы «Journal of Coatings Technology» журналында жарыяланган изилдөөгө караганда, бул материалдар 15 градуста циклоалифаттык аналогдоруна караганда гель фазасына 80% жакыныраак ийгиликте жетет. Сактоо модулу боюнча өлчөөлөргө ылайык, алар полиамиддер менен катууланган системаларга караганда 40% тыгыздыгы жогору болгон чыбыктарды пайда кылат. Бул нерсе неге ошолчолук жакшы иштейт? Мисалы, TETA-ны карасак, анын байланыш үчүн беш активдүү сутектин нүктеси бар. Бул ашыкча болушу акыркы өнүмдө молекулалардын кыйла татаал торлорун пайда кылып, кадимки эпоксидтик смолалардын көрсөткөнчүдөй камтиш температурасын 20–35 градуска көтөрөт.

Катуулукту оптималдаш үчүн Алифатикалык Амин Курал-жабдыктарынын Касиеттери

Биринчи жана экинчи амин функционалдуулугу жана катуулуктун өнүгүш кинетикасы

Аминдерге келгенде, биринчиликтер азот атомунун баарында эки реактивдүү сутектерге ээ болгондуктан өзгөчө көзгө түшөт. Бул экинчили аминдер менен салыштырмалуу алардын кросс-байланышкан торлору көп даражада тыгыз жана катуулануу процесси тез болушу үчүн негиз болуп саналат, анткени экинчили аминдерде реакцияга жарамдуу бир гана сутек бар. Мисалы, биринчилик алкоголдүү аминдерди бөлмө температурасында (25°C чамасы) кармоодо 24 саат ичинде акыркы катуулугунун 90% чейин жетет, ал эми экинчили аминдерге ушул деңгээлге жетүү үчүн 48–72 саат керек болот. Кызыктуусу, динамикалык механикалык анализ көрсөткөндөй, тез тор пайда болушу чынында эле шыныдан өтүү температурасын (Tg) экинчили амин системаларына караганда 15–20°C жогору көтөрөт. Карама-каршы тараптан, экинчили аминдер жайыраак реакцияга түшөт, бул экзотермиялык жылуулук чыгуусун башкара алат жана катуулануу мезгилинде ички кернеэлерди төмөн кармап турат. Бул калың бөлүктөрдө кыймылдагы микрокырсыктар пайда болушуна алып келбейт. Ошентип, жогорку интенсивдүүлүктөгү жолдор үчүн тез катуулашкан материал керек болсо, биринчилик аминдер мааниси бар. Бирок ички кернеэлерди башкаруу эң маанилүү болгон татаал формалар үчүн экинчили аминдер катуулануу убактысы жайыраак болушуна карабастан, адамдар көбүнчө акылдуу тандоо болуп саналат.

DETA, TETA жана IPDA салыштыруу: эластиктүүлүк, катуулук жана кооздукту баланста кармоо

DETA жана TETA - тез катуулануучу өзгөчөлүктөргө ээ болуп, катуу бет алып чыгууга мүмкүндүк берген, бирок ийкемдүүлүк сапаттары боюнча айырмаланган, алардын алкагына кирет. DETA - шамалдуу ийкемдүүлүккө ээ болгон, Shore D 85 катуулугуна ээ болгон, туурасынан молекулалык орундоого ээ. TETA структурасына дагы бир амин тобун кошуп, андан гыйры-гыйрыныраак материал (Shore D 88-90 диапазону) жана химиялык заттарга каршы мыкты турушкан, тыгыз чегарамалар түзөт. IPDA циклоалифатикалык экинчи аминдин вариант экендигин тагыраак көтөрөт, суу муносабатында чоң катуулукту (Shore D 92-94) жана өтө жакшы туруктуулукту камсыз кылат, бирок DETA менен салыштырганда катуулануу убактысы 30% чейин узарып кетет. Теңиз каптоолору боюнча иштеген көптөгөн адистер катуулук менен зарыл ийкемдүүлүк ортосунда жакшы балансты түзгөнү үчүн TETA'ны такыр көтөрөт. Формуляторлор IPDA менен DETA'ны аралаштырганда, алар түз күйүндөгү IPDA колдонулганга караганда катуулануу убактысы 20% айланган менен, QUV үгүттөн кийинки тездетилген аба ырайын текшерүүдөн кийин баарынан баштапкы катуулугунун 90% чейин сактап калуу сыяктуу кызыктуу синергиялар да алып чыгат.

Алифатикалык амин менен курган эпоксиддер: Жогорку химиялык жана ылгалга каршы төзүмдүүлүктү камсыз кылуу

Эриткич, кышкыл жана селитрога кирип калууга бозо болуп турган тыгыз кайра чапталган тармактар

Алифатик амин-күйдүрүлгөн эпоксиддердин кычматуу чапташтыруу тыгыздыгы чынында эле таң каларлык, жаңыраак изилдөөлөрдүн маалыматынча (Полимер илимдери журналы, 2023) ал көбүнчө 0,5 моль/см³ дейт. Бул катуу химиялык заттарга каршы коргоо үчүн жакшы иштеген тыгыз молекулалык жайгашууну түзөт. Эки нанометрден кичине поралары бар материалдар эриткичтердин, кислоталардын жана селитралардын жылышын тосуп турат, ошондуктан химиялык заттарга туруктуу түрдө дуушар болгон өнөр жай шатрындагы каптоолор үчү жакшы. ASTM D1654 стандарты боюнча сындан өткөргөндө, pH 3төн pH 12ге чейинки эртиндерде бир ай бою сууга салынганга карабастан, үлгүлөр баштапкы желкешиш күчүнүн 95% сакталган. Бул полииамид менен күйдүрүлгөн эпоксиддерге караганда эселеп туруктуулукунун 40% кем болушу менен салыштырмалуу мурдатай көрүнет.

Алифатик негиздеги химиялык курам тарабынан берилген гидрофобдуулук жана гидролизге туруктуулук

Алифаттык гидрокарбондордун узун тизмектери суудан табигый түрдө чегинүүчү көптөгөн полярдуу эмес метилен топторун (-CH2-) камтыйт. Бул беттердин суу менен байланышкан бурчулары адатта 85 градустан жогору болот, анткени суу ичине сиңип кетүүнүн ордуна тамчылар пайда кылат. Алифаттык аминдерди эстерге негизделген катууландыргычтардан айырмалоочу жөнөкөй жагдай - сууга туш болгондо бузулган химиялык байланыштардын жоктугу. Бул алардын суулуу шарттарда жеңил бузулбашын билдирет. Көмүртек-көмүртек структурасы узак мөөнөткө суулуу же дымдуу шарттарга туш болгондон кийин да мыкты калат, бул боз болуп чыгышына же катмарлардын чыгышына септирип турган көйгөйлөрдү токтотот. Кемелерде жана деңиз платформаларында жүргүзүлгөн сынамалар ароматтык аминдерден жасалган каптоолор тең кыйынчылыктарга туш болгондо деңиз суусунда бир жыл бою тургандан кийин салмагы жакшынча 5% гана көбөйүүнү көрсөттү. Бул тең деңиз шарттарында ароматтык аминдер менен жасалган каптоолорго караганда үч эсе жакшы натыйжа.

Чын жашоодо колдонулушу: Инфраструктура, деңиз жана өнөр жай коргоо каптоолору

Алифатик амин менен күйүлгөн эпоксиддер инфраструктурада, деңиз шарттарында жана өнөр жай объекттеринде тургузулган катуу шарттарга туруктуу болгондуктан, ар кандай жерлерге таралып жатат. Мисалы, көпүрөлөр жана имараттар үчүн бул каптоолор болот жана бетонду атмосфералык талаштыруудан жана чыңгыстан коргойт, натыйжада конструкциялар түзөтүүнүн туруктуу зарылдыгынсыз узакка созулат. Теңизде кемелерде, деңизден алыс майданчаларда жана доктар боюнча бул каптоолор туздуу сууга каршы күрөшөт, абразивтик талаштырууга туруктуу болот жана туура капталган учурда күн нурлануусуна да туруктуу болот. Заводдор жана өндүрүштөр дагы убакыт өткөн сайын химиялык заттардан жана физикалык тозуудан коргоо үчүн трубалар, сактоо резервуарлары жана жабдуулар үчүн бул материалга ишенет, анткени бул иштеп чыгууну жөнөкөй кылат жана ишчилерди коопсуздугун камсыз кылат. Буларды чыныгында эле айырмалоочу фактор - алардын тез катууланышы, кам катуу бети жана жылдан-жылга ыңкырак шарттарда дагы ыңгайлуу иштей берүүсү.

ККБ

Алифатикалык аминдер деген эмне жана алар эпоксидди катууландырууда эмнеге маанилүү?

Алифатикалык аминдер — азот атомдору бар, өзгөчө эпоксидди катууландырууда жогорку реакцияга ээ болгон кошулмалар. Алар тез, төмөнкү температурада катууланууну камсыз кылат жана кайра байланыштын жогорку тыгыздыгына алып келет, бул эпоксиддиң коозугучтуулугун жана эффективдүүлүгүн жакшыртат.

Биринчи жана экинчи аминдер катуулануу жана катуулук боюнча бири-биринен эмнеге айырмаланат?

Биринчи аминдерде эки реактивдүү сутек бар жана алар тез катууланат, жогорку катуулукка тез жетет, бул тез колдонуу үчүн пайдалуу. Экинчи аминдер жаяк катууланат, бул жылуулукту жана ички кереметтерди башкара алат, ошондуктан комплекс формалар үчүн жарамдуу.

Башкаларына караганда алифатикалык амин менен катууланган эпоксиддин кандай артыкчылыктары бар?

Алифатикалык амин менен катууланган эпоксиддер тыгыз кайра байланышкан тору жана гидрофобдук касиеттери аркылуу жогорку химиялык жана ылгалдуулукка турушсуздугуна ээ. Алар катуу шарттарда жакшы иштейт, ошондуктан индустриялык, деңиз жана инфраструктура колдонулушу үчүн идеалдуу.