В данной работе определена возможность перехода от многокомпонентного к бикомпонентному составу за счет выбора исходного сырья, отвечающего требованиям, предъявляемым к трудносгораемым ОС: прозрачности, способности к формированию пространственно сшитой структуры в условиях УФ-иницируемой полимеризации, обеспечивающей коксообразование при пиролизе и пониженную горючесть.

В качестве структурообразующего компонента выбран глицидиловый эфир метилакрилата (ГМА), содержащий в составе ненасыщенные углерод-углеродные связи и эпоксидное кольцо, что обеспечивает протекание реакции полимеризации с одновременным формированием трехмерной пространственной структуры. Однако ГМА свойственны высокая горючесть и низкая сопротивляемость к механическим воздействиям (Gр=19,8 МПа), что привело к необходимости введения в состав композиции замедлителей горения (ЗГ) и пластифицирующих добавок.

В качестве такого соединения выбран фосфорсодержащий компонент (ФОК) полифункционального действия, который способен одновременно снизить горючесть материала за счет наличия в составе атомов фосфора и повысить его эластичность.

Анализ спектрограмм заполимеризованного в присутствии фотоинициатора под УФ-излучением и незаполимеризованного ГМА показал значительное снижение интенсивности полосы валентных колебаний двойной углерод-углеродной связи при длине волны 1637 см-1, что свидетельствует о протекании процесса радикальной полимеризации. Разрыв >C=C<-связи способствует участию атома углерода в межмолекулярной сшивке с образованием трехмерной структуры, что подтверждается содержанием в полимеризате гель-фракции в количестве 88%.

В пространственно сшитом ГМА отмечено наличие колебаний связи ОН-группы (3424 см-1), отсутствующих у незаполимеризованного компонента. Образование гидроксильных групп обусловлено раскрытием эпоксидного цикла и миграцией атома водорода от углерода к кислороду, что подтверждается отсутствием в полимеризате ГМА пика колебаний связи эпоксидной группы, имеющегося в незаполимеризованном ГМА (945 см-1).

В заполимеризованном ГМА отмечено наличие пика валентных колебаний >C=О-связи сложноэфирной группы (1720 см-1), характерной для насыщенных сложных эфиров, в то время как для исходного ГМА, принадлежащего к классу ненасыщенных сложных эфиров, колебания связи >C=О происходят при 1728 см-1.

Исследование исходного ФОК показало присутствие в составе компонента характерных полос валентных колебаний групп –СН3 (2959 см-1), >P=O (1315– см-1), P–O–С– (1034 см-1), а также их деформационных колебаний.

Наличие пика, соответствующего валентным колебаниям –ОН– групп (3446 см-1), свидетельствует о частичном окислении молекул ФОК в присутствии кислорода воздуха с образованием метилольных групп. Это подтверждается проявлением валентных колебаний СН2-группы (2855 см-1) и простой эфирной связи –O–С–О– (1240 см-1), отсутствующих в химическом составе ФОК. Процесс окисления описывается следующей схемой:

Анализом незаполимеризованного состава, содержащего ГМА и ФОК, показано наличие характерных для исходных компонентов валентных колебаний связей –СН3 (2959 см-1), –СН2– (2855 см-1), а также пика значительной глубины >С=О -связи при 1718 см-1, характерного для колебаний связи сложноэфирной группы в ненасыщенных сложных эфирах. Обнаружены также колебания двойной >C=C<-связи (1636 см-1), эпоксидной группы - (950см-1) и –P–O–С– (1037 см-1).

В заполимеризованном составе возрастает глубина пика валентных колебаний гидроксильных групп; снижается интенсивность поглощения >C=C<-связи (1640 см-1) и практически полностью исчезает пик валентных колебаний эпоксидного кольца (950 см-1). На основании проведенного анализа схему взаимодействия ГМА и ФОК можно представить следующей схемой:

Для ускорения процесса сополимеризации в качестве катализатора использовали фосфорную кислоту.

Варьирование содержания компонентов в композиции показало повышение величины гель-фракции в полимеризате с увеличением количества ГМА с 30 до 70%, соответственно (см.таблицу). Наблюдается увеличение содержания гель-фракции составов 60 ГМА: 40 ФОК; 70 ГМА:30 ФОК сверх аддитивного значения, тогда как для композиций, содержащих ГМА и ФОК в соотношении 1:1, не характерно данное явление. Отмечено увеличение гель-фракции с повышением количества ФК в композиции (см.таблицу) и незначительное влияние времени полимеризации на степень сшитости структуры (см.рисунок).

Зависимость содержания гель-фракции в композиции ОС от количества фосфорной кислоты

График зависимости содержания гель-фракции в полимеризате от времени

УФ-воздействия: 1 – 70 ГМА: 30 ФОК + 5ФК; 2 – 50 ГМА : 50 ФОК + 5ФК

Литература

1. Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия, 1977. Т.2. 1032 с.

УДК 678.5

ПЛАСТМАССЫ – КОНКУРЕНТЫ ЦЕННЫХ ПОРОД ДЕРЕВА

В.Д. Чистякова, В.И.Гольцман, А.Д. Панюк, Р.Ф.Кордичева, Н.И. Морева, Л.Ф. Огольцова, Н.А. Сидорова, А.И. Брущенкова, Л.В. Синельщикова, В.А. Саблина , Н.П. Самойленко