Состав поливинилтетразольного связующего

Изобретение относится к составу полимерного поливинилтетразольного связующего, которое может быть использовано для получения энергонасыщенных композиционных материалов различного назначения. Состав включает следующие компоненты, при их соотношении, в мас.%: 20-50 поливинилтетразола и 50-80 пластификатора диметилфталата. Изобретение позволяет расширить спектр методов для исследования структуры, фазовых переходов поливинилтетразольных полимеров и композитов на их основе в широком температурном диапазоне от -100°С до 200°С при значительных механических нагрузках, а также повысить безопасность работы с указанным связующим.

 

Изобретение относится к области полимерных материалов, в частности к составу полимерных связующих на основе поливинилтетразолов, и может быть использовано в энергонасыщенных композиционных материалах различного назначения.

При производстве полимерных композиционных материалов необходимо временно ослаблять действие межмолекулярных сил, предоставлять макромолекулам полимера возможность перемещаться относительно друг друга, т.е. сообщать полимеру текучесть [1]. Для успешного формирования изделий из кристаллических (жесткоцепных) и каучукоподобных полимеров необходимо искусственно снизить теплоту активации вязкого течения и температуру текучести, а также расширить температурную область переработки и эксплуатации полимерных материалов.

Подобное изменение свойств полимера чаще всего достигается в результате их пластификации, которая осуществляется введением в полимер специальных веществ - пластификаторов, способных частично или неограниченно смешиваться с полимером.

В связи с этим правильный и обоснованный выбор пластификатора для исследуемого полимера, влияние его природы на процессы дальнейшей переработки полимеров и композитов на их основе является весьма важной научно-практической задачей [2-3].

Объектом исследований является тетразолсодержащий полимер, первые производные которого были синтезированы еще в начале 60-х годов прошлого столетия [4].

Учитывая высокие энергетические характеристики тетразола, наряду с относительно низкой чувствительностью к удару, трению, относительно высокой термостабильностью, малой токсичностью и большим газообразованием, полимеры и сополимеры на основе винилтетразолов рассматриваются как перспективные компоненты конденсированных энергоемких систем. Большое количество работ подтверждает, что винилтетразоловые полимеры, при использовании их в подобных системах, выгодно отличаются от других полимерных аналогов повышенной энергоемкостью, хорошей совместимостью с компонентами композиций и более безопасны в обращении.

Научно-исследовательские работы в этой области направлены, в первую очередь, на повышение энергетических показателей готовых изделий и, в меньшей степени, на изучение физико-химических и термодинамических свойств поливинилтетразолов, фазовых состояний и особенности их поведения в процессе переработки. Так, опубликован ряд работ, в которых исследуются поливинилтетразолы в сочетании с высокочувствительными к механическим и тепловым воздействиям пластификаторами на основе нитроэфиров и нитротриазолов [5, 7], [6 - прототип]. Описанное в работе связующее является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения. Подобные свойства исследуемых систем весьма усложняют работу с ними в плане безопасности проведения экспериментальных работ и значительно ограничивают использование современных методов анализа. Условиями проведения последних является широкий температурный диапазон и значительные механические нагрузки на исследуемые образцы. Все вышесказанное не позволяет детально исследовать винилтетразоловый полимер в широком интервале температур, его структуру, фазовые переходы и другие процессы, связанные с качественными преобразованиями полимера, как в связующем, так и в композитах на его основе.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является подбор к тетразолсодержащему полимеру низкочувствительного к тепловым и механическим воздействиям пластификатора, который бы имел хорошую термодинамическую совместимость с последним. Предлагаемое техническое решение позволит повысить безопасность работы с поливинилтетразольными связующими и значительно расширить спектр методов для исследования как поливинилтетразолов в чистом виде, так и композиций на их основе. Кроме всего прочего, реализация технического решения позволит также разобраться в закономерностях формирования физико-механических характеристик композиционных материалов на основе поливинилтетразолов.

В процессе разработки исследуемый полимер подвергли пластификации следующими полярными пластификаторами: диметилфталат (ДМФ), диэтилфталат (ДЭФ), диоктилфталат (ДОФ), дибутилфталат (ДБФ), глицерин, ди-(2-бутоксиэтил)-адипинат (ДБЭА) в соотношениях полимер: пластификатор 20:80; 30:70; 40:60; 45:55; 50:50, соответственно.

Совместимость поливинилтетразола с указными пластификаторами определяли капиллярным методом. Для этого между параллельными пластинками помещали фильтровальную бумагу. В круглое отверстие верхней пластинки диаметром 9 мм закладывали пасту из полимера и пластификатора. Вокруг отверстия образовывалось пятно правильной формы. Через 2 часа замеряли диаметр пятна, образованного пластификатором. По размеру пятна оценивали совместимость пластификаторов с поливинилтетразолом.

Сравнительный анализ результатов показал, что лучшим пластифицирующим действием, при всех выбранных соотношениях, обладает диметилфталат. Все остальные пластификаторы не обеспечивают требуемой совместимости системы полимер-пластификатор. Объясняется это тем, что в гомогологическом ряду нормальных сложных эфиров о-фталевой кислоты (ДМФ, ДЭФ, ДБФ, ДОФ) увеличение метиленовых групп в аллильном радикале о-фталатов способствует возникновению сопряженных полярных карбоксильных групп молекулы эфира. Это, в свою очередь, препятствует совершению колебательных и вращательных движений в пространстве. В связи с этим эфиры о-фталевой кислоты с большими алифатическими радикалами не способны оказывать пластифицирующего действия на поливинилтетразол.

Полученное полимерное связующее подвергли стандартным испытаниям на чувствительность к удару на приборе копер K-44-II. Масса груза составляла 2 кг. Высота падения груза при испытаниях на частость взрывов равнялась 250 мм. Масса испытуемого полимерного связующего составляла 0,1 г. Инициирование взрывного процесса осуществляли путем удара по полимерному связующему, помещенному на наждачную шкурку (Л 25 I CM 50 №8 ГОСТ 10054-82).

Результаты испытаний показали, что в исследуемой системе полимер: пластификатор, при стандартном количестве проведенных испытаний, взрывного эффекта не наблюдается. Безусловно, это свидетельствует об отсутствии какой-либо чувствительности полученного полимерного связующего к низкоскоростному механическому воздействию в условиях испытаний.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано в полимерных композиционных материалах, в том числе в конденсированных энергоемких системах, в пиротехнических составах различного назначения. В частности в газогенерирующих составах.

Предлагаемое техническое решение осуществляется в следующем порядке.

Пример 1

Разовое количество изготавливаемого образца в лабораторных условиях составляло 10 г. В фарфоровую чашку помещали навеску поливинилтетразола, добавляя постепенно промежуточные растворители диметилформамид (ДМФА) и ацетон, в соотношении 30:70 соответственно, в совокупном количестве 30% от массы полимера. При комнатной температуре и постоянном механическом перемешивании осуществляли растворение полимера до получения однородного раствора. В полученную смесь добавляли пластификатор диметилфталат в количестве 80% от массы полимера. Далее тщательно перемешивали до получения гомогенного раствора, после чего переливали его в круглодонную колбу. Затем проводили отгонку промежуточных растворителей на роторном испарителе ЭРА-1М. В течение первых 30 минут процесс отгонки проводили при температуре 20°С, повышая остаточное давление. При достижении последнего 100 кПа увеличивали температуру на 10°С, через каждые 30 минут, до конечного значения 60°С. Отгонку вспомогательных растворителей проводили до полного их удаления из раствора. Полученное полимерное связующее переливали в фарфоровую чащечку для нахождения ее массы.

Пример 2

Отличие от примера 1 заключается в том, что полимерное связующее содержит 30% поливинилтетразола и 70% пластификатора ДМФ.

Пример 3

Отличие от примера 1 заключается в том, что полимерное связующее содержит 40% поливинилтетразола и 60% пластификатора ДМФ.

Пример 4

Отличие от примера 1 заключается в том, что полимерное связующее содержит 45% поливинилтетразола и 55% пластификатора ДМФ.

Пример 5

Отличие от примера 1 заключается в том, что полимерное связующее содержит 50% поливинилтетразола и 50% пластификатора ДМФ.

Реализация предлагаемого технического решения позволяет применить к исследуемому связующему и полимеру, в целом, принципиально новые методы исследования, отличающиеся от используемых более широким диапазоном температур от -100 до 200°С и значительными механическими воздействиями. Применение таких методов анализа к исследуемому полимеру, с помощью предлагаемого технического решения, существенно расширит знания в области химии и технологии переработки производных поливинилтетразолов, а также позволит анализировать и в дальнейшем моделировать физико-механические свойства наполненных композиций на их основе.

Литература

1. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа, 1981. 656 с.

2. Барштейн Р.С., Кирилович В.И., Носовский Ю.Е. Пластификаторы для полимеров. М.: Химия, 1982. - 197 с.

3. Козлов П.В., Папков С.П. Физико-химические основы пластификации полимеров. М.: Химия, 1982. - 224 с.

4. Кижняев В.Н., Верещагин Л.И. Винилтетразолы. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2003. - 104 с.

5. Белоусов A.M., Пазников Е.А., Петрова Г.Я., Калмыков П.И. Исследование низкотемпературного отверждения поли-N-метилаллил-5-винилтетразола // Ползуновский вестник, 2003. - №1-2. - с.162-165.

6. Белоусов A.M., Пазников Е.А., Орлова Н.А. Влияние различных факторов на процесс отверждения тетразолсодержащих полимеров // Известия вузов, сер. Хим. и хим. технология, 2006. - т.49. - №6. - С.3-10.

7. Белоусов A.M., Пазников Е.А., Орлова Н.А. Исследование процессов структурирования тетразолсодержащих полимеров различными системами отверждения // Известия вузов, сер. Хим. и хим. технология, 2006. - №8. - с.3-9.

Состав полимерного связующего для композиционных материалов на основе поливинилтетразола и пластификатора, отличающийся тем, что в качестве пластификатора содержит диметилфталат при следующем соотношении, мас.%:

поливинилтетразол 20-50
диметилфталат 80-50



 

Похожие патенты:
Гидрогель // 2341539
Изобретение относится к сетчатому гидрогелю, используемому во многих областях применения, таких как повязки на раны, устройства для регулированного высвобождения лекарственного средства, включая устройства для трансдермальной доставки лекарственного средства, косметические средства, биодатчики или электроды, покрытия или мембраны, кожные клеи и предохранители для случая стомы и ухода при недержании и т.п.

Изобретение относится к способу получения новых высокоэнергетических (со)полимеров с повышенным содержанием азота, которые могут быть использованы на практике в качестве газогенераторов и энергоемкого связующего компонента твердого реактивного топлива.

Изобретение относится к способу получения полимеров винилнитротриазолов, которые могут найти применение в качестве газогенераторов и энергоемкого связующего компонентов ТРТ.

Изобретение относится к химии полимеров и позволяет получить полимерные гидрогели с повышенной водопроницаемостью - коэффициент водопроницаемости (53-79)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP> м<SP POS="POST">3.</SP>м<SP POS="POST">-2.</SP>ч<SP POS="POST">-1</SP>, что достигается радикальной сополимеризацией смеси состава, мас.ч.: оксиалкилметакрилат 80 поливинилпирролидон мол.м.

Изобретение относится к области синтеза полимерных гидрогельных материалов для изготовления контактных линз (КЛ), применяемых в офтальмологии. .

Изобретение относится к способу получения тетразолсодержащих сополимеров, обладающих физиологической и каталитической активностью, а также повышенной энергоемкостью

Изобретение относится к технологии получения медицинских клеев для склеивания биологических тканей. Препарат предназначен для местного применения на коже при проведении операций в хирургии и комбустиологии. Медицинский клей для бесшовного соединения биологических тканей, образующий адгезионный слой на основе реакции полимеризации в присутствии железа крови и перекиси водорода, содержит акриловую кислоту и поливинилпирролидон, являющийся матрицей для прививочной полимеризации при образовании адгезионного слоя. Медицинский клей по изобретению характеризуется высокими адгезионными, антисептическими, дезинтоксикационными свойствами.

Изобретение относится к способу получения тетразолсодержащих парных полимеров. Способ заключается в алкилировании N-H незамещенных тетразольных циклов поли-5-винилтетразола. В качестве алкилирующего реагента используют сополимеры 2-(винилоксиэтокси)метилоксирана с виниловыми мономерами и процесс ведут в среде Ν,Ν-диметилформамида при массовых соотношениях реагентов, включающих от 0,25 до 0,75 массовых долей каждого из них, температуре 60-100°C, в течение 48 часов. В качестве виниловых мономеров используют стирол, метилметакрилат, 2-метил-5-винилтетразол. Технический результат - получение парных полимеров, которые могут быть использованы для создания pН- и термочувствительных гидрогелевых композиций, способных выступать в качестве иммобилизаторов лекарственных субстанций, каталитических систем и в качестве связующих компонентов водонаполненных энергоемких композиций. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 16 пр.

Изобретение относится к промежуточному раствору для однослойного секционного электрохромного устройства

Изобретение относится к области светочувствительных регистрирующих сред, а именно к голографическим фотополимерным материалам, пригодным для регистрации объемных пропускающих и отражательных голограмм. Предложена фотополимерная композиция для получения цветных отражающих и пропускающих голограмм, чувствительная к излучению лазеров во всем видимом диапазоне спектра, содержащая полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с акцептором и донором электронов, донором атома водорода и красителем-сенсибилизатором, отличающаяся тем, что содержит в качестве мономера N-акрилоилтиоморфолин, в качестве компонента системы фотоинициирования красителя-сенсибилизатора содержит тиоэритрозин триэтиламмониевый совместно с акцептором электрона, представленным бис(4-трет-бутилфенил)иодонием трифторметансульфоната с добавкой в качестве компонента системы фотоинициирования красителя-сенсибилизатора: 6-ацетиламино-2-метилкерамидонина совместно с донором электрона в виде тетрабутиламмония бутилтрифенилбората при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимерное связующее 40-50 указанный мономерный компонент 40-46 сшивающий компонент 3-9 указанный краситель: 6-ацетиламино-2-метилкерамидонин 0.1-0.2 указанный краситель: тиоэритрозин триэтиламмониевый 0.25-0.35 Метиленовый Голубой 0.02-0.03 указанный акцептор электрона: 2.4-3.4 бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонат   указанный донор электрона: 4.5-6.5 тетрабутиламмоний бутилтрифенилбората   донор электрона: 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол 1-6 донор атома водорода: 1-6 1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиола   поверхностно-активное вещество:   бис(2-этилгексил)сульфоксукцинат натрия 0,2-0,3. Технический результат - предложенная композиция пригодна для регистрации объемных пропускающих и отражательных голограмм. 4 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственной отрасли и служит для улучшения воздействия агрохимикатов. Привитой сополимер, получаемый свободнорадикальной полимеризацией мономерной смеси, содержащей N-виниллактам, виниловый эфир и простой полиэфир, применяют для повышения активности пестицида. Водная агрохимическая композиция, содержащая пестицид и привитой сополимер, полученный свободнорадикальной полимеризацией мономерной смеси, содержащей i) 30-80 мас.% N-винилпирролидона, N-винилкапролактама или их смесей, ii) 10-50 мас.% винилацетата и iii) 10-50 мас.% простого полиэфира. Предлагаемая композиция обладает высокой активностью и служит для борьбы с фитопатогенными грибами, и/или ростом нежелательных растений, и/или нежелательной атакой насекомых или клещей, и/или регулирования роста растений. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр.

Изобретение относится к составу полимерного поливинилтетразольного связующего, которое может быть использовано для получения энергонасыщенных композиционных материалов различного назначения

Наверх