Оценка эффективности эпоксидсодержащих разбавителей-модификаторов для эпоксидных композиций

Abstract

Модифицирование эпоксидных смол (ЭС) путем введения низковязких моно-, ди- и полигли- цидиловых эфиров алифатических спиртов, алкилфенолов является эффективным способом улучшения технологических и эксплуатационных свойств композиций на их основе, в частности, износостойких. Для целенаправленного выбора эпоксидсодержащих разбавителей- модификаторов (РМ) ЭС необходимо учитывать их химическое строение и соответствующие показатели физико-химических и квантово-химических свойств, которые в большинстве случаев производитель не предоставляет. Цель работы — определение основных показателей физико-химических и квантово-химических свойств эпоксидсодержащих РМ ведущих мировых производителей с привлечением расчетно-экспериментальных методов, применение этих показателей для сравнительной оценки влияния РМ на их реакционную активность при взаимодействии с аминами и на начальные стадии формирования износостойких эпоксидных композиций на основе диановой смолы ЭД-20. Исследования провели с применением расчетного метода атомных инкрементов, полуэмпирического метода РМЗ (Parameter Model 3). Экспериментально определяли поверхностное натяжение РМ методом «сидячей» капли и методом Вильгелъми. Расчетными методами определили основные показатели физико-химических и квантово-химических свойств эпоксидсодержащих РМ в зависимости от их функциональности (моно-, ди-, три- и тетрафункциональные), разветвленности молекулярной структуры, количества малополярных углеводородных групп. Оценили влияние свойств РМ на реакционную активность при взаимодействии с аминными отвердителями и на начальные стадии формирования износостойких эпоксидных композиций: смачивание и растекание по модельным поверхностям высокотвердых наполнителей. Установлено соответствие расчетных значений поверхностной энергии экспериментальным значениям поверхностного натяжения РМ (отклонения не превышают +5%), что позволяет применять расчетный метод атомных инкрементов для предварительного определения этого показателя и использования его при оценке процессов смачивания и растекания. Показа- ' но, что при введении в смесевую эпоксидную композицию (ЭД-20 + РМ) заданного аминного отвердителя (с определенным значением энергии высших занятых молекулярных орбиталей) активность эпоксидной смолы ЭД-20 и эпоксидсодержащих РМ в реакциях отверждения зависит от значений энергий низших вакантных молекулярных орбиталей. Таким образом, определяющей при создании эпоксидных композиций является реакция взаимодействия эпоксидной смолы с отвердителем.