RU2711458C2 - Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами - Google Patents

Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами Download PDF

Info

Publication number
RU2711458C2
RU2711458C2 RU2016143862A RU2016143862A RU2711458C2 RU 2711458 C2 RU2711458 C2 RU 2711458C2 RU 2016143862 A RU2016143862 A RU 2016143862A RU 2016143862 A RU2016143862 A RU 2016143862A RU 2711458 C2 RU2711458 C2 RU 2711458C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanocomposite
modifier
exfoliated
montmorillonite
trihydroperfluoropropanol
Prior art date
Application number
RU2016143862A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016143862A (ru
RU2016143862A3 (ru
Inventor
Сергей Владимирович Кудашев
Юлия Сергеевна Кусик
Татьяна Ивановна Даниленко
Владимир Федорович Желтобрюхов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2016143862A priority Critical patent/RU2711458C2/ru
Publication of RU2016143862A publication Critical patent/RU2016143862A/ru
Publication of RU2016143862A3 publication Critical patent/RU2016143862A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2711458C2 publication Critical patent/RU2711458C2/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/44—Products obtained from layered base-exchange silicates by ion-exchange with organic compounds such as ammonium, phosphonium or sulfonium compounds or by intercalation of organic compounds, e.g. organoclay material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04—Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds

Abstract

Изобретение относится к композиционным материалам для спортивных покрытий. Описывается эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами. Композит включает олигобутадиендиол, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,3 мас.%, глицерин, дибутилдилауринат олова и модификатор. Причем модификатор представляет собой монтмориллонит, предварительно диспергированный с 1,1,3-тригидроперфторпропанолом-1 в ультразвуковом поле с частотой ультразвука 40 кГц при 30°С в среде н-гептана. Изобретение обеспечивает нанокомпозит с повышенной термоокислительной устойчивостью и гидрофобностью. 1 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к области создания композиционных и нанокомпозиционных материалов и может быть использовано для разработки материалов, применяемых в полимерной индустрии, в частности, для изготовления монолитных спортивных, гидроизоляционных и кровельных покрытий, строительных герметиков и изделий триботехнического назначения.
Известен наноструктурированный полимерный композиционный материал для нанесения покрытий, получаемый смешиванием полиэтилена и мастербатча монтмориллонита, предварительно органомодифицированного смесью четвертичных аммониевых солей (Пат. 2516669 РФ, МПК C08J 3/22, C09D 123/06, C08J 5/20. Опубл. 20.05.2014).
Недостатком указанного наноструктурированного полимерного композиционного материала для нанесения покрытий является технологические трудности для полноценной его реализации, связанные с использованием значительных количеств нанонаполнителя (до 40 мас. %) и взрывоопасных средств вакуумной дегазации.
Известны нанокомпозиционные материалы для применения во многих областях техники, содержащие предварительно обработанные интеркалированные вещества на основе слоистых филлосиликатов и монтморилловые тонкоизмельченные глины (Пат. 2412114 РФ, МПК С01В 33/44, В82В 3/00. Опубл. 20.02.2011).
Недостатками указанных нанокомпозиционных материалов являются сложности для их получения - многостадийность технологии (стадии уменьшения размеров силикатных частиц и их предварительной обработки) и использование прекурсоров.
Известны нанокомпозиты на основе каучука или полипропилена, содержащие заряд-компенсирующие органические ионы (Пат. 2375304 РФ, МПК С01В 33/44, В82В 3/00. Опубл. 10.12.2009).
Многокомпонентность состава и токсичность компонентов композиции (амино-, нитро-, фосфоний-, изоцианатпроизводные канифоли) затрудняют получение данных нанокомпозитов.
Известны композиции для покрытий на основе олигобутадиендиола, содержащие пластификатор, наполнитель, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, другие компоненты и органомодифицированный монтмориллонит (Пат. 2448138 РФ, МПК C09D 109/00, C09D 175/14. Опубл. 20.04.2012; Пат. 2448137 РФ, МПК C09D 109/00, C09D 175/14. Опубл. 20.04.2012; Пат. 2448141 РФ, МПК C09K 3/10, C09D 109/0. Опубл. 20.04.2012; Структура и трибологические свойства полидиенуретанов на основе олигомерных композиций, модифицированных полифторалкильным органофильным монтмориллонитом / И.А. Новаков, Н.А. Рахимова, А.В. Нистратов, С.В. Кудашев, С.Ю. Гугина // Трение и износ. - 2011. - Т. 32, №4. - С. 344-354).
Основным недостатком указанных композиций является многокомпонентность состава, высокая вязкость реакционной массы и, как следствие, затрудненность формирования эксфолиированного нанокомпозита из-за сложностей диффузии макромолекул в межслоевые пространства органомодифицированного монтмориллонита.
Известен эксфолиированный нанокомпозит на основе полиэтилена или поликарбоната, содержащий монтмориллонит, предварительно модифицированной четвертичной аммониевой солью, при температуре выше температуры плавления матричного полимера (Пат. 2443728 РФ, МПК C08J 3/22, С01В 33/44, В82В 3/00, B82Y 30/00, В29С 47/10. Опубл. 27.02.2012).
Недостатками указанного эксфолиированного нанокомпозита являются сложность его получения: многостадийность операций, жесткие условия для достижения эксфолиации частиц органомонтмориллонита, возможные деструктивные процессы при высоких температурах.
Наиболее близкой является композиция для спортивных покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный спирт, полиметиленполифениленполиизоцианат, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-третбутилфенол, диацетат-ди-ε-капролактамат меди и модифицированный монтмориллонит, полученный диспергированием равных количеств монтмориллонита и 1,1,5-тригидроперфторпентанола-1 (Пат. 2434913 РФ, МПК C09D 175/08, C09D 109/00, C09D 123/20. Опубл. 27.11.2011).
Недостатками указанной композиции являются отсутствие эксфолиированных нанокомпозиционных морфологии, обуславливающих более высокий уровень термоокислительной устойчивости полиуретана, неравномерное распределение частиц в полимерной матрице, и многокомпонентность состава (пластификаторы, противостарители).
Задача: разработка экономически и технологически доступного эксфолиированного полиуретанового нанокомпозита.
Техническим результатом заявляемого способа является повышенная термоокислительная устойчивость и гидрофобность полученного нанокомпозита.
Поставленный технический результат достигается в эксфолиированном полиуретановом нанокомпозите с полифторалкильными группами, включающем олигобутадиендиол, глицерин, полиметиленполифенилен-полиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, дибутилдилауринат олова и модификатор, предварительно полученный в результате ультразвукового диспергирования монтмориллонита и полифторированного спирта при нагревании, частоте ультразвука 40 кГц в среде растворителя, при этом в качестве модификатора нанокомпозит содержит монтмориллонит, диспергированный с 1,1,3-тригидроперфторпропанолом-1 при 30°С в среде н-гексана при соотношении компонентов, масс. ч.:
монтмориллонит - 100,0
1,1,3-тригидроперфторпропанол-1 - 8,7
н-гептан - 200,0
при следующем соотношении компонентов в нанокомпозите, масс. ч.:
олигобутадиендиол - 100,0
полиизоцианат - 20,0
дибутилдилауринат олова - 0,1
глицерин - 2,0
модификатор - 3,5.
К особенностям состава эксфолиированного полиуретанового нанокомпозита с полифторалкильными группами следует отнести использование полностью эксфолиированного модификатора, что обеспечивает равномерное распределение его частиц в объеме полиуретановой матрицы и, соответственно, более высокий уровень термоокислительной устойчивости и гидрофобных свойств полученного полиуретанового нанокомпозита при меньшем содержании полифторированного спирта в монтмориллоните, чем в указанной выше композиции для спортивных покрытий.
В качестве олигобутадиендиола использовался сополимер бутадиена с изопреном марки ПДИ-1К со средней молекулярной массой 4500 и содержанием гидроксильных групп 0,87% масс. (ТУ 38.103342-88, ОАО «Казанский завод синтетического каучука»). Отверждение композиции проводилось полиметиленполифениленизоцианатом (марка полиизоцианата ПИЦ, ТУ 2224-152-04691277-96) с содержанием изоцианатных групп 29,3% масс. В качестве трехфункционального низкомолекулярного спирта (агент разветвления цепи) использовался глицерин (ГОСТ 6259-75). В качестве оловоорганического катализатора уретанообразования использовался ди-н-бутилдилаурината олова (ТУ 6-02-818-78) в виде 2,5% масс. раствора в уайт-спирите.
Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами получают при 25°С в течение 30 мин при скорости сдвига 100 с-1.
Пример 1. Получение модификатора.
В реактор помещают 100 масс. ч. монтмориллонита, 8,7 масс. ч. 1,1,3-тригидроперфторпропанола-1 и 200 масс. ч. n-гептана. После чего, указанную смесь диспергирут в ультразвуковом поле в течение 180 мин, температуре 30°С и частоте ультразвука 40 кГц. Полученный монтмориллонит с полифторалкильными группами отделяют, промывают я-гептаном и сушат под вакуумом при 25°С.
Модификатор представлял собой порошкообразный органомодифицированный монтмориллонит с полифторалкильными группами в виде смеси трех основных фракций: 50-100 нм - 10% масс., менее 1 мкм - 80% масс., менее 10 мкм - 10% масс.
Модификатор. ИК спектр Фурье, см-1: 2804-2810 (υС-Н), 1192-1234 (υC-F). Рентгеновская дифрактограмма: межслоевое расстояние d001=1,28 нм (у исходного монтмориллонита d001=1,16 нм).
Пример 2. Получение эксфолиированного полиуретанового нанокомпозита с полифторалкильными группами.
В смеситель с якорной мешалкой помещают 100 масс ч. олигобутадиендиола, 2 масс. ч. трехфункционального низкомолекулярного спирта и 3,5 масс. ч. модификатора, которые подвергают интенсивному перемешиванию при 25°С в течение 15 мин при скорости сдвига 100 с-1. Далее в реакционную массу добавляют 20 масс. ч. полиизоцианата, 0,1 масс. ч. оловоорганического катализатора и продолжают перемешивание еще в течение 15 мин при тех же условиях. Полученная смесь заливается в формы и выдерживается 25 суток при температуре 25°С (метод «холодного» отверждения).
Структура и свойства полученного нанокомпозита представлены в таблице.
Figure 00000001
Рентгенодифракционные картины образцов регистрировали на дифрактометре ДРОН-3, излучение СиКα (λ=1,5418
Figure 00000002
). Исследования термоокислительной устойчивости полимерных образцов осуществляли в воздушной среде на дериватографе «Q-1500D». Оценка гидрофобности материалов проводилась путем измерения краевого угла смачивания на микроскопе «МИН-2М». ИК спектры Фурье веществ снимали на спектрометре «Nicolet-6700».
Таким образом, эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами на основе олигобутадиендиола, содержащий в качестве модификатора монтмориллонит, диспергированный с 1,1,3-тригидроперфторпропанолом-1 при 30°С в среде н-гептана при заданных соотношениях (масс. ч.), обладает повышенной термоокислительной устойчивостью и гидрофобностью.

Claims (4)

  1. Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами для спортивных покрытий, включающий олигобутадиендиол, глицерин, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,3 мас.%, дибутилдилауринат олова и модификатор, предварительно полученный в результате ультразвукового диспергирования монтмориллонита и полифторированного спирта при нагревании, частоте ультразвука 40 кГц в среде растворителя, отличающийся тем, что в качестве модификатора нанокомпозит содержит монтмориллонит, диспергированный с 1,1,3-тригидроперфторпропанолом-1 при 30°С в среде н-гептана при соотношении компонентов, мас.ч.:
  2. монтмориллонит 100,0 1,1,3-тригидроперфторпропанол-1 8,7 н-гептан 200,0
  3. при следующем соотношении компонентов в нанокомпозите, мас.ч.:
  4. олигобутадиендиол 100,0 указанный полиизоцианат 20,0 дибутилдилауринат олова 0,1 глицерин 2,0 модификатор 3,5
RU2016143862A 2016-11-08 2016-11-08 Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами RU2711458C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143862A RU2711458C2 (ru) 2016-11-08 2016-11-08 Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143862A RU2711458C2 (ru) 2016-11-08 2016-11-08 Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016143862A RU2016143862A (ru) 2019-03-11
RU2016143862A3 RU2016143862A3 (ru) 2019-07-26
RU2711458C2 true RU2711458C2 (ru) 2020-01-17

Family

ID=65759246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143862A RU2711458C2 (ru) 2016-11-08 2016-11-08 Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2711458C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090163298A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Taylor Made Golf Company, Inc., Sports equipment compositions comprising a polyurethane, polyurea or prepolymer thereof and a polyfunctional modifier
US20100160078A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Kim Hyun J Modified ionomer composition
RU2434913C1 (ru) * 2010-06-21 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Композиция для спортивных покрытий
RU2434920C1 (ru) * 2010-06-21 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Композиция для спортивных покрытий
RU2443728C2 (ru) * 2010-05-24 2012-02-27 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Способ получения эксфолиированного нанокомпозита
US20130157779A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf ball composition

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090163298A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Taylor Made Golf Company, Inc., Sports equipment compositions comprising a polyurethane, polyurea or prepolymer thereof and a polyfunctional modifier
US20100160078A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Kim Hyun J Modified ionomer composition
RU2443728C2 (ru) * 2010-05-24 2012-02-27 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Способ получения эксфолиированного нанокомпозита
RU2434913C1 (ru) * 2010-06-21 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Композиция для спортивных покрытий
RU2434920C1 (ru) * 2010-06-21 2011-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) Композиция для спортивных покрытий
US20130157779A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf ball composition

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016143862A (ru) 2019-03-11
RU2016143862A3 (ru) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Characterization and properties of sepiolite/polyurethane nanocomposites
Gao et al. Synthesis and characterization of polyurethane/SiO2 nanocomposites
EP1357156B1 (de) Silanmodifizierter oxidischer oder silikatischer Füllstoff, Verfahren zur seiner Herstellung und seine Verwendung
EP2289972A1 (de) Härtbare Masse enthaltend Urethangruppen aufweisende silylierte Polymere und deren Verwendung in Dicht- und Klebstoffen, Binde- und/oder Oberflächenmodifizierungsmitteln
Mostovoi et al. Use of modified nanoparticles of potassium polytitanate and physical methods of modification of epoxy compositions for improving their operational properties
Luo et al. Synthesis of epoxidatied castor oil and its effect on the properties of waterborne polyurethane
Wang et al. The effect of clay modification on the mechanical properties of poly (methyl methacrylate)/organomodified montmorillonite nanocomposites prepared by in situ suspension polymerization
Jin et al. Effect of organoclays on the properties of polyurethane/clay nanocomposite coatings
RU2711458C2 (ru) Эксфолиированный полиуретановый нанокомпозит с полифторалкильными группами
Karabanova et al. Synthesis, morphology and thermal properties of the POSS-containing polyurethane nanocomposites
RU2451050C1 (ru) Композиция для спортивных покрытий
Lee et al. Water-assisted extrusion of bio-based PETG/clay nanocomposites
CN107474313B (zh) 一种改性的橡胶助剂及其制备方法
Wang et al. Mechano-chemical modification of waste rubber powder with 2-mercatobenzothiozole and 3-aminopropyltriethoxysilane
RU2476470C1 (ru) Полиуретановая композиция для покрытий пониженной горючести
RU2453573C1 (ru) Герметизирующая и гидроизоляционная композиция
Gholami et al. Investigating the effects of chemical modification of clay nanoparticles on thermal degradation and mechanical properties of TPU/nanoclay composites
Sahoo et al. Shear strength and morphological study of polyurethane-OMMT clay nanocomposite adhesive derived from vegetable oil-based constituents
Kudashev et al. Study of Ozone Aging of Fluorine-Containing Polydienurethane Elastomers
Sidun et al. Obtaining of Coumarone-Indene Resins Based on Light Fraction of Coal Tar. 5. Emulsions on the Basis of Bitumen Modified by Coumarone-Indene Resins with Epoxy Groups
DE102011009873B4 (de) Reaktivharze und damit hergestellte Formkörper und flächige oder textile Materialien mit teilchenförmigen Polysilazanen als neuen Flammfestmachern sowie Herstellungsverfahren der Formkörper und Materialien
RU2266935C1 (ru) Композиция для покрытий
RU2494130C1 (ru) Композиция для покрытий
Miranda et al. Synthesis and characterization of waterborne poly (urethane-urea) s and their nanocomposites containing hydrophilic and organophilic clays
Kudashev et al. Polymer composites based on polythiourethane and fluorinated organomontmorillonite

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191212