Исследование жирныех кислот подсолнечного масла и олеиновой кислоты, вступающих в реакции с фурфуриловым спиртом и фурфурилглицидиловым эфиром

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Объекты и методы исследования

3.1.1 Объекты исследования

В качестве обьектов исследования использовались  жирные кислоты подсолнечного масла и олеиновая  кислота, вступающие в реакции  с фурфуриловым спиртом и фурфурилглицидиловым эфиром. 

Фурфурилглицидиловый эфир синтезировали самостоятельно, по ранее  известной методике [9].

Синтез  проводили в трехгорлой колбе, снабженной мешалкой, термометром и  воронкой (для загрузки едкого натра). К 185 г (2 моля) эпихлоргидрина и 98,1 г. (1моль) фурфурилового спирта в 200 мл. толуола прибавляли в течении 2,5 часа при комнатной температуре и перемешивании 45 г. едкого натра в порошке. Массу нагревали 3 часа при 70˚С, после чего осадок отфильтровали, фильтрат, промыли водой, высушили  и  подвергли вакуумной разгонке при 4-5 мм. рт. ст.

Получили 75,5 г ( 49 % ) ЭФУ c чистотой 96 %   и 17,6 г ( 14 % ) дифурфурилглицидилового эфира с чистотой 92 %. Очистку проводили двукратной разгонкой.  Степень чистоты ЭФУ определяли по эпоксидному числу.

На основе  ЖК подсолнечного масла  и ЭФУ готовили композиции, состав которых приведен в табл.3.1. Перед проведением эксперимента ЖК сушили под вакуумом. В качестве катализатора использовали (СH₃)₂(PhCH₂)₂NFeCl₄.       Эксперимент проводили в запаянных   ампулах. 

Характеристика исходных соединений приведена в табл.3.2.

3.1.2 Методы исследования

Содержание свободных кислот в образцах определяли с помощью К.Ч в соответствии с ГОСТ 5476 – 80.

Количество эпоксидных групп рассчитывали по формуле (3.1) в процентах:

Таблица 3.1 – Состав композиций на основе ЖК и ЭФУ

                                                                                            (3.1)

где             d = (V₁ – V₂) – разность между количествами 0,1 % раствора  NaOH идущего на титрование контрольного образца (V₁) и рабочего объема;                                     

                   T_NaOH – титр 0,1 %  раствор NaOH;

                  43 – молекулярный вес эпоксигруппы;

                  40 – молекулярный вес NaOH;

                   q – навеска смолы, г.

Дифференциальная сканирующая калориметрия

Дифференциальный сканирующий калориметр на диатермической оболочке (ДСК-Д) предназначен для измерения величин удельной теплоемкости и энтальпии при процессах кристаллизации и плавления  для кристаллизующихся полимеров и температуры стеклования с соответствующим скачком теплоемкости для аморфных полимеров в условиях квазистационарного линейного нагрева. В случае исследования химических превращений с выделением (поглощением) тепла,  возможно фиксирование тепловых эффектов как при сканировании образца по температуре, так и в изотермических условиях [10 ].

Таблица 3.2 – Характеристика исходных соединений

В основу работы калориметра положен принцип дифференциального размещение двух пар одинаковых термобатарей. В одну из ячеек  каждой пары помещается эталонное вещество, во вторую – исследуемый образец. Регистрируя при линейном нагреве корпуса тепловой поток, можно найти значение тепловых эффектов, сопровождающих  превращение в полимерах, и температурную зависимость теплоемкости.

Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой образцом при протекании химических превращений можно оценить непосредственно из термограмм:

Q_Н = B· S,                                                        (3.2)

где          B – постоянная калориметра;

               S – площадь пика, ограниченного дифференциальной записью и линией, по которой бы происходило изменение энтальпии в отсутствие теплового эффекта.

При определении постоянной В в качестве эталонного вещества использовали бензойную кислоту, аттестованную по величине теплоты плавления.

При исследовании кинетических закономерностей отверждения по тепловыделению навеска исследуемого образца бралась в количестве                  0,150 ± 0,015· кг. В качестве образцов использовали модельные ОЭ и композиции на их основе.

Твердость пленок определяли на маятниковом приборе МА – 3 по  ГОСТ 5233- 89.

Исследование процесса отверждения проводили в тонких пленках. Перед отверждением подложки, с нанесенным методом налива пленкообразующем, выдерживались на воздухе в течении10 мин под углом 45° (для получения пленок толщиной 25 ± 5мкм). Отверждение пленок осуществляли в термостатированном шкафу при заданной температуре. Толщину  покрытий измеряли микрометром в соответствии с ГОСТ 8832 – 76.