Статья поступила в редакцию 09.09.14. Ред. рег. № 2101
The article has entered in publishing office 09.09.14. Ed. reg. No. 2101
УДК 541.64
МОДИФИЦИРОВАНИЕ АЛЮМОБОРОСИЛИКАТНОЙ СТЕКЛОТКАНИ РАСТВОРАМИ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА В ЭТИЛАЦЕТАТЕ
Г.А. Кичигина, П.П. Кущ, Д.П. Кирюхин, B.B. Барелко
ФГБУН Институт проблем химической физики Российской академии наук Россия 142432, Московская обл., Черноголовка, пр. Ак. Семенова, 1 e-mail: kga@icp.ac.ru
doi:10.15518/isjaee. 2014.20.007
Заключение совета рецензентов: 16.09.14 Заключение совета экспертов: 23.09.14 Принято к публикации: 30.09.14
Проведен радиационно-химический синтез растворов низкомолекулярных полимеров (теломеров) тетрафторэтилена (ТФЭ) в этилацетате и изучена кинетика процесса. Термостабильность полученных теломеров определяется исходной концентрацией мономера в реакционной смеси. Оценена возможность практического применения растворов теломеров для модификации алюмоборосиликатных стеклотканей. Технология введения фторопласта в стеклоткань основана на применении операции пропитки стеклотканого наполнителя растворами теломеров ТФЭ. Показано, что при содержании 3-5% теломера от массы ткани в структуре наполнителя формируется равномерное сплошное покрытие, обеспечивающее высокий уровень гидрофобности композитного изделия.
Ключевые слова: тетрафторэтилен, теломер, радиационный синтез, растворы, этилацетат, пропитка, термостабильность.
MODIFICATION OF ALUMINOBOROSILICATE FIBERGLASS FABRIC WITH LOW-MOLECULAR SOLUTIONS POLYTETRAFLUOROETHYLENE
IN ETHYL ACETATE
G.A. Kichigina, P.P. Kushch, D.P. Kiryukhin, V. V. Barelko
Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences 1 Academician Semenov Av, Moscow Region, Chernogolovka, 424321 Russia e-mail: kga@icp.ac.ru
Referred: 16.09.14 Expertise: 23.09.14 Accepted: 30.09.14
Radiation-chemical synthesis of low molecular weight polymer solutions (telomeres) of tetrafluoroethylene (TFE) in ethyl acetate was carried out and the kinetics of the process is studied. Telomer thermostability is defined initial concentration of monomer in the reaction mixture. The practical application of telomere solutions for modification aluminoborosilicate glass fabrics was also evaluated. Technology of introduction fluoroplastic in fiberglass based on the impregnation of fiberglass filler by solutions of TFE telomere. It is shown when the content of the 3-5% telomere of weight of the fabric, uniform continuous coating, providing a high level of hydrophobicity of the composite product is formed in the filler structure.
Keywords: tetrafluoroethylene, telomere, radiation synthesis, solutions, ethylacetate, impregnation, thermal stability.
К^южн Дмuтpuй Пaвлoвuч Kiryukhin Dmitry Pavlovich
Сведения об авторе: доктор химических наук, заведующий лабораторией в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Института проблем химической физики РАН.
Образование: Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: тел.: (49652)2-15-98; e-mail: kir@icp.ac.ru
Information about the author:
Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences D. Sci (Chemistry), Head of Laboratory.
Education: I.M. Gubkin's (Moscow) Russian State University of oil and gas
Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: ph.: (49652)2-15-98, e-mail: kir@icp.ac.ru
Kuчuгuнa Галта
Анaтoльевнa Kichigina Galina Anatolyevna
Сведения об авторе: кандидат химических наук, старший научныш сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: Ростовский государственный университет.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: тел.: 8(49652)2-51-33; e-mail: kga@icp.ac.ru
Information about the author: Ph.D (Chemistry), Senior Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences.
Education: Rostov State University Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: ph.: 8(49652)2-51-33, e-mail: kichigina@yandex.ru.
M,
AW
- С -'m1
с о
Кущ Павел Пpoкoфьевuч Kushch Pavel Prokofyevich
Сведения об авторе: кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН.
Образование: Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: тел.: 8(49652)2-15-98; e-mail: kрр@icp.ac.ru
Information about the author: Ph.D (Chemistry), Senior Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences.
Education: F.E. Dzerzhinsky's Dnepropetrovsk Institute of Chemical Technology.
Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: ph.: 8(49652)2-15-98; e-mail: kpp@icp.ac.ru
-О
N
Бapелкo Bu;mop Bлaдuмupoвuч Barelko Viktor Vladimirovich
Сведения об авторе: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка), доктор химических наук, профессор.
Образование: Московский институт химического машиностроения. -«i Область научных интересов: специалист в области физики горения и взрыва, макрокинетики химических процессов, фундаментального и прикладного катализа, теории нелинейных явлений и ее практических приложений.
Контакты: тел.: 8 (49652) 2-18-17; e-mail: barelko@icp.ac.ru
Information about the author: D.Sci (Chemistry), Professor, Principal Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences.
Education: Moscow Institute of Chemical Engineering.
Area of researches: physics of combustion and explosion, macrokinetics of chemical processes, fundamental and applied catalysis, theory of nonlinear phenomena and its practical applications.
Contacts: ph.: 8 (49652) 2-18-17, e-mail: barelko@icp.ac.ru
Введение
В процессе радиационной полимеризации тетрафторэтилена (ТФЭ) в различных растворителях, выполняющих роль телогенов, происходит образование растворов низкомолекулярного политетрафторэтилена (ПТФЭ). Жидкофазное состояние продуктов существенно облегчает их применение, поскольку позволяет использовать традиционные жидкофазные способы нанесения покрытий (пульверизация, пропитка, нанесение кистью и др.), тем самым снимаются ограничения, связанные с практически полной нерастворимостью фторопластов, обладающих рядом уникальных свойств. Применение различных телогенов (ацетон, хлорированные углеводороды, фреоны) позволяет получать теломеры с общей формулой Я.1-(СР2-СР2)пЯ2 с различными водород-, кислород-, хлор- и бромсодержащими концевыми группами Я.! и Я2, которые в значительной мере определяют свойства и возможности дальнейшего использования полученных растворов теломеров [1-4].
Так, для повышения степени гидро- и олеофобизации текстильных материалов успешно применяются фторированные углеводороды с количеством -СР2 звеньев в цепи более 7, например, часто используются перфтороктановая кислота и её производные. Однако это крайне нежелательно как для производителей соответствующих препаратов, так и для потребителей гидрофобизированных тканей, поскольку указанные вещества обладают канцерогенным действием [5]. Поэтому в последнее время значительное внимание уделяется альтернативным путям синтеза фторсодержащих полимеров с числом -СР2 звеньев более 7 [5].
Кроме того, широко востребованы фторопластовые лакоткани, в которых в качестве основы служит стеклоткань, а в качестве пропиточной среды -суспензии фторопластов. Такие лакоткани обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогами (более высокая морозо- и теплостойкость, лучшие диэлектрические свойства, стойкость к агрессивным компонентам, хорошие антифрикционные свойства, превосходные антиадгезионные характеристики). Для их производства используют традиционную для изделий из фторопласта энергозатратную прессовую технологию спекания порошка полимера. В соответствии с данной технологией требуется введение в композит значительных масс полимера: содержание фторопласта в произведенном по данной технологии изделии находится на уровне 50-80 % масс.
Растворы теломеров ТФЭ могут быть использованы в рамках двух описанных выше экспериментальных подходов. Ранее исследования [7,8] показали, что для гидрофобизации полиэфирных тканей можно применять теломеры ТФЭ, синтезированные в виде растворов в ацетоне и хлористом бутиле. Проведены эксперименты по
отработке технологии изготовления фторопластовой лакоткани, основанные на использовании растворов теломеров ТФЭ в ацетоне в качестве пропиточной среды для стеклоткани [9].
В данной работе проанализирован процесс теломеризации ТФЭ в этилацетате (ЭА), а также поставлены опыты по использованию полученных теломеров для создания фторполимерных композитов на основе стеклоткани. Выбор ЭА был обусловлен его свойствами. ЭА более экологичен, чем ацетон и другие растворители. Он широко используется в качестве растворителя благодаря его низкой стоимости и малой токсичности, и даже применяется в пищевой промышленности.
Методика эксперимента
Для синтеза растворов теломеров использованы тетрафторэтилен (С2Б4, ТФЭ) производства ООО «Завод полимеров Кирово-Чепецкого химического комбината», этилацетат (С4Н802, ЭА) и ацетон (С3Н60) марки «ХЧ». Растворители и мономер специальной очистке не подвергались. Радиационный синтез растворов теломеров ТФЭ проводился в запаянных стеклянных ампулах, образцы готовили в соответствии со стандартными методиками [3]: в стеклянную ампулу помещали определенное количество растворителя,
освобождали его от растворенного воздуха и при 77К намораживали необходимое колич
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.