УДК 678.844

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЕМ

Гончаров Андрей Сергеевич
Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых
студент 4 курса группы ХТ-111 (химические технологии)

Аннотация
Рассмотрены вопросы модификации поливинилацетатной композиции кремнийорганическим соединением, в частности, тетраэтоксисиланом. Показано, что введение кремнийорганического соединения значительно улучшает адгезионные свойства композиции и ее водостойкость.

Ключевые слова: адгезия, водостойкость, модификатор, поливинилацетат, полимерные материалы, тетраэтоксисилан


STUDY OF THE PROPERTIES OF POLYVINYL ACETATE POLYMER MATERIALS MODIFIED ORGANOSILICON COMPOUND

Goncharov Andrey Sergeyevic
Vladimir state university of name A.G. and N. G. Stoletovykh, Vladimir
student

Abstract
The problems of modification of PVA composition organosilicon compound, in particular, tetraethoxysilane. It has been shown that the introduction of the organosilicon compound improves the adhesion properties of the composition and its water resistance.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Гончаров А.С. Исследование свойств поливинилацетатных полимерных материалов модифицированных кремнийорганическим соединением // Студенческие научные исследования. 2014. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://student.snauka.ru/2014/12/2320 (дата обращения: 29.04.2017).

Полимерные  материалы  на  основе  водных эмульсий поливинилацета широко  применяются   в  строительной отрасли.  Они  используются  в качестве  различных  клеевых составов  для  строительных  работ, связующих  в  лакокрасочных  материалах, добавок  в  штукатурку  и  т.д. [1-2]. Они обладают  хорошими  эксплуатационными  характеристиками,  невысокой стоимостью и малой токсичностью. К недостаткам  можно  отнести  недостаточную  устойчивость к воздействию влаги,  ультрафиолетовому   излучению и другим  внешним  воздействиям. Модификация  поливинилацетатных  материалов кремнийорганическими  соединениями позволяет  значительно  улучшить  их эксплуатационные  свойства [3,4]. В представленной работе  рассматриваются вопросы повышения эксплуатационных характеристик поливинилацетатных полимерных  материалов  кремнийорганическим  соединением,  в  частности,   тетраэтоксисиланом (ТЭОС).

В данном   исследовании  в  качестве связующего  использовался  поливинилацетат (ПВА), в качестве модификатора   – ТЭОС.

Снятие  спектров  разработанных образцов полимерных пленок проводили на спектрометре ФСМ-1201,  определение твердости  -  с помощью  маятникового прибора  М-З,  определение  адгезии – на строительном  адгезиметре  ПСО.

На первом этапе исследований был изучен  механизм взаимодействия поливинилацетата  и тетраэтоксисилана. Учитывая  тот  факт, что среда ПВА кислая (рН 5,8 – 6,2), можно  предположить,  что  происходит  процесс гидролиза  ТЭОС, образование водородных связей между полимером и продуктами гидролиза,  возможно также и  химическое  взаимодействие,  вследствие  наличия  реакционноспособных  групп  у  кремнийорганического  соединения.

Проведенные  на  ИК - Фурье-спектрометре  исследования показали, что  химических взаимодействий  практически не происходит. На рис. 1 видно, что изменения структуры пиков исходных компонентов не наблюдается.


Рис.1  ИК - спектры  ПВА, ТЭОС  и  ПВА + ТЭОС.

Была  исследована  твердость образующихся   поливинилацетатных  полимерных  пленок,  модифицированных  ТЭОС.  Исследования  показали, что  введение  в  поливинилацетат  тетраэтоксисилана в  количестве  10% приводит к небольшому повышению условной твердости. По-видимому, это связано как со  структурными  процессами  сшивки  в композиции, так и с появлением в  ней  сильно гидролизованных частиц тетраэтоксисилана.  При дальнейшем  введении пластификатора в количестве 20 %, наблюдается  падение   условной  твердости,  что  связано  скорее  всего с  избытком  частично  гидролизованного ТЭОС, который  начинает  выступать  в  роли  пластификатора.

В  рамках  исследования  определялись  адгезионные характеристики поливинилацетатной  композиции,  модифицированной  ТЭОС. Исследования проводились  в соответствие с  методикой, путем отрывания стальных цилиндров от стальной  и  стеклянной  подложки,  с  нанесенным  на  нее поливинилацетатным  связующим.  Результаты  исследований  представлены  в  таблице 1.

Таблица 1. Изменение прочности при отрыве поливинилацетатной  композиции  от  содержания  ТЭОС

Прочность при отрыве,  МПа

ТЭОС, % масс.

0 10 15 20 25 30
Стекло 0,4 3 3,5 4,4 5,3 3,4
Сталь 0,2 0,5 0,6 0,7 0,9 0,3

Причиной улучшения  адгезии  поливинилацетатной композиции, модифицированной  ТЭОС, является образование сшивок и связей по донорно-акцепторному механизму [5]. В случае испытания на стекле, значительное увеличение адгезии связано  с  тем,  что ТЭОС взаимодействует  как  с  поверхностными силанольными группами стекла,  так и  между собой, в результате чего на поверхности стекла образуется сплошное  мономолекулярное  покрытие. Проведенные исследования показали, что оптимальное  количество  модификатора в поливинилацетатном полимере, необходимое для повышения  адгезии  к  разработанным   материалам, составляет 20-25 %.  При дальнейшем увеличении  ТЭОС в  полимерной  композиции прочность при отрыве снижается.

 

Исследование водостойкости полимерных поливинилацетатных  покрытий,  модифицированных ТЭОС показали,  что при  введении 10%  ТЭОС  наблюдалось  повышение устойчивости к воздействию влаги, но в тоже время, такого количества модификатора оказалось недостаточно для сохранения  целостности  поверхности – появляются  деформационные складки. При повышении  концентрации ТЭОС до 20%  деформационные складки исчезают.

Таким  образом,  проведенные  исследования показали, что оптимальное содержание  модификатора  ТЭОС, необходимое для повышения эксплуатационных свойств поливинилацетаного полимерного  материала, составляет 20-25 %,  при  этом  значительно  возрастает адгезия к силикатным  материалам,  возрастает  водостойкость  поливинилацетатного  материала. Это позволяет   расширить  ассортиментную  базу  недорогих полимерных и  лакокрасочных  материалов,  устойчивых  к  внешним  природным  воздействиям.


Библиографический список
  1. Розенберг М.Э. Полимеры на основе винилацетата, Л., 1983. – 856 с.
  2. Ю. Кислова. Российский рынок дисперсий ПВА // Лакокрасочные материалы и их применение. 2011. №1-2. С.8-9
  3. Чухланов В.Ю., Колышева Н.А. Новые полимерные связующие на основе олигопипериленстирола и алкоксисиланов //Пластические массы. 2007. № 6. С. 15.
  4. В.Ю. Чухланов, О.Г. Селиванов. Модификация  полиорганосилоксаном связующего на основе полиуретана // Пластические массы. 2013. №9. С. 8-10
  5. PeresinM., Vesterinen A., Habibi Y. and all. Crosslinked PVA nanofibers reinforced with cellulose nanocrystals: Water interactions and thermomechanical properties //Journal of Applied Polymer Science. 2014. No 11. pp. 27-32.


Все статьи автора «selivanov»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: