ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКЗОТЕРМІЇ ПРОЦЕСУ СТРУКТУРУВАННЯ ПОЛІЕСТЕРНИХ ОРТОФТАЛЕВИХ ОЛІГОМЕРІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2025.4.02Ключові слова:
екзотермія, поліестерні олігомери, ортофталеві, ініціатори, прискорювачі, процеси, структуруванняАнотація
Екзотермічний пік є фундаментальною характеристикою процесу структуруваня поліестерних ортофталевих олігомерів, ініційованого системою метилетилкетон/октоат кобальту. Параметри цього піку безпосередньо відображають кінетику вільнорадикальної полімеризації, яка має яскраво виражений автокаталітичний характер. Необхідність уникнення надмірного підвищення температури структурування поліестерних ортофталевих олігомерів та неконтрольованої усадки вимагає точного технологічного контролю дозування прискорювача та ініціатора. Успішне виробництво ком-позиційних матеріалів на основі поліестерних ортофталевих олігомерів базується на кінетичному моделюванні екзотерми, що дозволяє передбачити реакційну здатність суміші та забезпечити повну конверсію подвійних зв'язків при безпечній температурі. В статті проведенно дослідження екзотермії процесу структурування поліестерних ортофталевих олігомерів. Об'єктами експериментального дослідження були ПОО марки ES-1060-2 (ESKİM KİMYA, Туречинна), ініціатори застосовувалися перекис метилетилкетону (ПМЕК) марок LUPEROX K1 S та PROMOX P200TX. LUPEROX® K1 S (Arkema, Франція) та – прискорювач структурування марки AKCOBALT 6 % (Akpa Aluminum, Туреччина). Було дослідженно вплив вмісту ініціатору та його тип на параметри екзотермії процесу структурування ППО. Було встановлено, що для систем LUPEROX K1 S-AKCOBALT 6 % характерне наявність екзотермічного піку, який проявляється в часовому діапазоні структурування 3500–4000 секунд ППО, зі збільшенням концентрації ніціатору з 1 до 2 % мас. відбувається зменшення екзотермічного перепаду з Δ17 ºС до Δ9 ºС, відповідно. В той же час, застосування ініціатору PROMOX P200TX дозволяє значно зменшити рівень максимальної температури екзотермії процесу структурування та дає змогу провести його без навяності екзотермічного піку. Фактично застосування ініціатору PROMOX P200TX дозволяє проводити процес структурування при застосуванні прискорувача AKCOBALT 6 % в більш мяких температурних умовах з достатьою швидкістю генерції радикалів, що забеспечує прискоренну реакцію та зменшення часу гелеутворення і збільшення густини структурованих поліестерних ортофталевих олігомерів.
Посилання
Worzakowska M. Thermal analysis of polyesters containing oxirane groups. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2008. Vol. 93. Р. 799–803.
Gieparda W., Rojewski S., Wüstenhagen S., Kicinska-Jakubowska A., Krombholz A. Chemical modification of natural fibres to epoxy laminate for lightweight constructions. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2021. Vol. 140. Р. 106171.
Li Q., Li Y., Chen Y., Wu Q., Wang S. An Effective Method for Preparation of Liquid Phosphoric Anhydride and Its Application in Flame Retardant Epoxy Resin. Materials. 2021. Vol.14. Р. 2205.
Zhang M., Singh R.P. Mechanical reinforcement of unsaturated polyester by Al2O3 nanoparticles. Materials Letters. 2004. Vol. 58. Р. 408–412.
Boyard N., Vayer M., Sinturel C., Seifert S., Erre R. Investigation of phase separation mechanisms of thermoset polymer blends by time-resolved SAXS. European Polymer Journal. 2005. Vol. 41. Р. 1333–1341.
Penczek P., Czub P., Pielichowski J. Unsaturated polyester resins: Chemistry and technology. Crosslinking in Materials Science. 2005. Р. 1–95.
Saleh H. E. Polyester. BoD–Books on Demand: Norderstedt. Germany. 2012.
Leroy E., Dupuy J., Maazouz A., Seytre G. Evolution of the coefficient of thermal expansion of a thermosetting polymer during cure reaction. Polymer. 2005. Vol. 46. Р. 9919– 9927.
Chatham C. A., Washington A. L. A framework for forming thermoset polymer networks during laser powder bed fusion additive manufacturing. Additive Manufacturing. 2023. Vol. 72. Р. 103620.
Liang Q., Feng X. P., Zhang K., Hui X. M., Hou X., Ye J. R. Effect of curing pressure on the curing behavior of an epoxy system: Curing kinetics and simulation verification. Polymer. 2022. Т. 256. Р. 125162.
Hsu C. P., Kinkelaar M., Hu P., Lee L. J. Effects of thermoplastic additives on the cure of unsaturated polyester resins. Polymer Engineering and Science. 1991. Vol. 31. Р. 1450–1460.
Li W., Lee L. J. Low temperature cure of unsaturated polyester resins with thermoplastic additives. II. Structure formation and shrinkage control mechanism. Polymer. 2000. Vol. 41. Р. 697–710.
Polishchuk M. Yu., Lebediev V. V. Osoblyvosti modyfikatsii nenasychenykh poliesternykh ortoftalevykh smol dlia skloplastykiv. Teoretychni ta praktychni doslidzhennia molodykh vchenykh : materialy XIX Mizhnar. nauk.-prakt. konf. mahistrantiv ta aspirantiv. Natsionalnyi tekhnichnyi universytet «Kharkivskyi politekhnichnyi instytut». Kharkiv. 2025. P. 593.
Barakat A., Al Ghazal M., Fono Tamo R. S., Phadatare A., Unser J., Hagan J., Vaidya U. Development of a Cure Model for Unsaturated Polyester Resin Systems Based on Processing Conditions. Polymers. 2024. Vol. 16. Р. 2391.