TETA suderinamumas su dažikliais ir dažais epoksidinėse sistemose

Kaip TETA sąveikauja su neorganinėmis dažų paviršiaus struktūromis

Aminų–hidroksilo ir aminų–silanolio kondensacijos keliai metalo oksido dažuose

Trietilentetraminas, dažnai vadinamas TETA, su neorganiniais pigmentais sudaro stiprius cheminius ryšius kondensacijos reakcijų būdu. Šios reakcijos vyksta tada, kai TETA pirminės aminogrupės reaguoja su metalo oksidų paviršiuje esančiomis hidroksilinėmis grupėmis (–OH), pvz., titano dioksido (TiO₂) ar geležies oksido (Fe₂O₃), sudarydamos stabilius NH₂…O==M ryšius. Antrinės aminogrupės taip pat dalyvauja reaguodamos su silanolinėmis grupėmis (Si–OH), kurios yra silicio pagrinduose pigmentuose. Kadangi TETA turi keturias funkcinio aktyvumo grupes, ji vienu metu gali susieti kelis taškus, todėl sąsajos srityje susidaro tarsi kryžminio susiejimo tinklas. Šių reakcijų greitis atitinka tai, ką mokslininkai vadinama Langmiuro tipo kinetika, t. y. reakcijos greitėja, kai temperatūra pakyla virš maždaug 60 °C. Palyginti su vienfunkciniais aminais šis daugiataškis susiejimas žymiai sumažina pigmentų sukibimą epoksidinėse sistemose, todėl formulės tampa žymiai stabilesnės ir veiksmingesnės.

Konkuruojantis adsorbcija: TETA prieš drėgmę pigmentų sąsajose

Drėgmė stipriai konkuruoja su TETA dėl adsorbcijos vietų pigmentų paviršiuose, sumažindama veiksmingą susirišimą 40–60 % esant 65 % santykinės drėgmės. Adsorbcijos pusiausvyra atitinka modifikuotą BET modelį:

Nors vanduo lengviau susiriša per fizinę adsorbciją (aktyvinimo energija: 10–15 kJ/mol), TETA dominuoja chemine adsorbcija dėl aukštesnio aktyvinimo barjero (25–35 kJ/mol). Optimaliam tarpfaziniam ryšiui pigmentai turi būti išdžiovinti iki ≤0,5 % drėgmės kiekio – tai užtikrina, kad aminogrupės pasiektų reaktyviuosius paviršiaus taškus be konkuruojančios hidratacijos.

TETA kaip paviršiaus modifikatorius pagerintai pigmentų dispergavimui

Atvejo tyrimas: TETA posredinama TiO2 stabilizacija bisfenolio-A epoksidinėse dervose

TETA pagerina TiO2 išsisklaidymą bisfenolio-A epoksidinėse sistemose, daugiausia dėl vandenilinės jungties ir elektrostatinių jėgų tarp dažiklio ir dervos. Šios molekulės poliamino struktūra veikia kaip apsauginis sluoksnis, kuris sukuria tiek fizinę erdvę, tiek elektrinius krūvius, neleidžiančius dalelėms susilipnėti. Ką tai reiškia praktikoje? Matome tikrus privalumus: apie 15–20 procentų didesnę uždengiamąją gebą, maždaug 30 procentų mažesnį klampumo svyravimą dirbant su medžiaga, taip pat po 1000 valandų tiesioginės UV šviesos poveikio išlaikoma apie 95 procentų pradinės spalvos atsparumo. Be to, šie pagerinimai iš tikrųjų padidina dangos mišinio naudojimo trukmę, nepadarant galutinio plėvelės sluoksnio minkštesnio ar mažiau atsparaus cheminėms medžiagoms – tai absoliučiai būtina rimtoms pramoninėms aplikacijoms, kur kokybė yra svarbiausia.

Palyginamasis našumas prieš aminosilanus molio eksfoliacijoje

Nanomolio modifikavime TETA pranašesnė už įprastus aminosilanus eksfoliacijos efektyvumu. Jos kompaktiška, lanksti daugiašakė struktūra įsiskverbia į molio tarpšluoksnius veiksmingiau nei didesnių molekulių silanai, pasiekdama 50 % didesnį plokščių santykio išsisklaidymą epoksidiniuose kompozituose. Privalumai apima:

• 25 % didesnį tempimo modulio padidėjimą esant vienodai apkrovai
• 40 % mažesnį deguonies pralaidumą
• Kietinimą 120 °C temperatūroje (priešingai nei aminosilanams – 150 °C), kas pagerina energijos naudojimo efektyvumą

Skirtingai nuo aminosilanų, TETA išvengia šalutinių silanolio kondensacijos reakcijų ir parodo greitesnius difuzijos kinetikos rodiklius. Terminės gravimetrinės analizės duomenys patvirtina geresnę terminę stabilumą: TETA modifikuoti nanokompozitai išlaiko savo vientisumą iki 300 °C – 35 °C aukštesnėje temperatūroje nei silanais apdorotų analogų skilimo pradžia.

TETA poveikis sąsajos sukibimui ir dengiamųjų sluoksnių savybėms

Sąsajos tvirtumo padidėjimas TETA kietinamuose epoksidiniuose dengiamuosiuose sluoksniuose (DMA/AFM duomenys)

TETA junginys tikrai stiprina ryšį tarp epoksidų ir pigmentų, sudarydamas stiprius cheminius ryšius su šiomis hidroksilo grupėmis paviršiuje, ypač dirbant su silicio pagrindu sukurtomis medžiagomis. Atlikus dinaminės mechaninės analizės (DMA) bandymus, dažniausiai stebime apie 15–22 procentų pagerėjimą stiklinės perėjimo temperatūroje (Tg) lyginant su įprastais aminais veikiamais kietinamaisiais. Šis Tg šuolis rodo, kad medžiagoje vyksta žymiai daugiau kryžminio susiejimo. Kitą istoriją atskleidžia ir atominės jėgos mikroskopijos (AFM) tyrimai. Matavimai parodo apytiksliai 40 % didesnę energijos absorbciją sąsajos vietoje. Kodėl taip yra? Todėl, kad lankstios TETA aminų grandinės gali priimti mechaninę apkrovą, nesulūždamos. Be to, šie pagerėjimai nėra tik teoriniai – realaus pasaulio sukibimo našumo bandymai patvirtina tai, ką matome laboratorinėse duomenų rinktuvėse.

Šis tarpfazinis stiprinimas slopina mikrotrūkių atsiradimą ir plitimą šiluminio ciklinimo sąlygomis (nuo −40 °C iki 85 °C) – tai kritiška verslo aviacijos ir jūrų technikos taikymų gedimo forma, kurioje dažnai atsiranda atskilimas ties pigmento–dėslo ribomis. AFM fazės vaizdavimas patvirtina beveik visišką mikropušų nebuvimą, pabrėžiant TETA vaidmenį pašalinant defektų linkusias sąsajas.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kas yra trietilenetetraminas (TETA)?

TETA yra cheminis junginys, turintis keturias amino grupes, dažnai naudojamas dėl stiprių ryšių su neorganiniais pigmentais, susidarančių kondensacijos reakcijų metu.

Kaip TETA pagerina epoksidinių sistemų formulės?

TETA sumažina pigmentų sukibimą daugtaškio ryšio dėka, todėl padidėja formulės stabilumas ir veiksmingumas.

Kodėl drėgmė kelia rūpestį TETA adsorbcijai?

Drėgmė konkuruoja su TETA dėl adsorbcijos vietų, ypač esant aukštai drėgmei, todėl gali sumažėti jos veiksmingumas ryšiams su pigmentų paviršiumi sudaryti.

Kuriose srityse TETA yra labiausiai naudingas?

TETA ypač naudinga pramoninėse aplikacijose, kur reikalingas pagerintas pigmentų išsisklaidymas, dangos našumas ir sąsajos tvirtumas.