Синтез та властивості функційних похідних феноло-формальдегідних олігомерів

Abstract

Дисертація присвячена встановленню закономірностей синтезу на основі феноло-формальдегідних смол функційних олігомерів, які в своїй структурі містять фуранові або метакрилатні, або пероксидні та гідроксильні або епоксидні групи. Як вихідні речовини використовували феноло-формальдегідний та полігліцидилфенолоформальдегідний олігомери. Як модифікатори вивчали фурфурилгліцидний етер, гліцидилметакрилат, пероксидну похідну епоксидної смоли ЕД-24 та метакрилову кислоту. Як каталізатори вивчали N,N- диметиламінопіридин, 1,4-діазобіцикло[2,2,2]октан та гідроксиди калію (КОН) і натрію (NaOH), а також бензилтриетиламоній хлорид (БТЕАХ) марки “ч. д. а. ”Синтезовані 4 нові функційні похідні феноло-формальдегідних олігомерів. Розраховані ефективні константи швидкості реакції та енергії активації для синтезу кожного олігомеру. Запропоновані механізми протікання реакції з використанням як моделі реакції “фенол-пероксидна похідна епоксидної смоли” в присутності каталізатора гідроксиду калію та каталітичної суміші, що складається з гідроксиду калію й бензилтриетиламонію хлориду. Структура синтезованих олігомерів підтверджена хімічними та спектроскопічними методами аналізу. Вивчена термічна стійкість отриманих продуктів та їх структуруючі властивості. ІЧ сектроскопічними дослідженнями вcтановлений хімізм процесу формування епокси-олігомерних сумішей на основі промисловой епоксидної смоли ЕД-20 та олігоетеракрилату ТГМ-3 у присутності олігомерів, що містять в своїй структурі метакрилові або пероксидні групи. Показано, що синтезовані олігомери можна використовувати як додатки при створенні захисних покрить та бітум-полімерних сумішей з метою підвищення їхніх експлуатаційних характеристик. Диссертация посвящена установлению закономерностей синтеза на основе фенол-формальдегидных смол функциональных олигомеров, содержащих в своей структуре фурановые или метакрилатные или пероксидные и гидроксильные или эпоксидные группы. Исходными веществами служили фенол-формальдегидный и полиглицидилфенол-формальдегидный олигомеры. В качестве модификаторов изучали фурфурилглицидиловый эфир, глицидилметакрилат, пероксидную производную эпоксидной смолы ЭД-24 и метакриловую кислоту. В качестве катализаторов исследовали N,N-диметиламинопиридин, 1,4- диазобицикло[2,2,2]октан и гидроксиды калия (КОН) и натрия (NaOH), а также бензилтриэтиламмоний хлорид (БТЕАХ). Синтезированы 4 новые функциональные производные фенол-формальдегидных олигомеров. Рассчитаны эффективные константы скорости реакции и энергии активации для синтеза каждого олигомера. Предложены механизмы протекания реакции с использованием в качестве модели реакции «фенол-пероксидная производная эпоксидной смолы» в присутствии катализатора гидроксида калия или каталитической смеси, состоящей из гидроксида калия и бензилтриэтиламмония хлорида. Структура синтезированных олигомеров подтверждена химическими и спектроскопическими методами анализа. Изучена термическая устойчивость полученных продуктов и их структурирующие свойства. ИК спектроскопичными исследованиями установлен химизм процесса формирования эпокси-олигомерных смесей на основе промышленной эпоксидной смолы ЭД-20 и олигоэфиракрилата ТГМ-3 в присутствии олигомеров, содержащих в своей структуре метакриловые или пероксидные группы. В случае использования феноло-формальдегидного олигомера с боковыми метакриловыми фрагментами образуется пространственно-сшитая структура, в которой модифицированный феноло-формальдегидный олигомер входит в структуру сшитой диановой эпоксидной смолы ЭД-20. В случае использования феноло-формальдегидного олигомера с пероксидними группами образуется взаимопроникающая сетка, то есть формируется отдельно сшитая структура на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и сетка в результате радикальной трехмерной сополимеризации между молекулами олигоестеракрилату ТГМ-3 и модифицированного феноло-формальдегидного олигомера. Показано, что синтезированные олигомеры можно использовать в качестве добавок при создании защитных покрытий и битум-полимерных смесей с целью повышения их эксплуатационных характеристик. Для полимерных пленок, полученных с использованием синтезированных олигомеров, определены физико- механические и вязкостно-эластичные свойства, химическая и термическая стойкость. The thesis is devoted to the regularities of functional oligomers synthesis based on phenol-formaldehyde resins. The oligomers include in their structures furan or methacrylate or peroxide and hydroxy or epoxy groups. Phenol-formaldehyde oligomers and polyglycidyl phenol-formaldehyde oligomers were used as starting materials. Furfurylglycidyl ether, glycidylmethacrylate, peroxide derivative of epoxy resin ED-24 and methacrylic acid were studied as modifiers. N,N-dimethylaminopyridine, 1,4-diazobicyclo[2,2,2]octane, potassium (KOH) and sodium (NaOH) hydroxides, and benzyltriethylammonium chloride (BTEACH) of P.A. purity were used as the catalysts. 4 new functional derivatives of phenol-formaldehyde oligomers have been synthesized. The effective rate constants and the activation energies for each oligomers have been calculated. The reaction mechanism was shown, using as a model the reaction "phenol– epoxy resin peroxide derivative" in the presence of potassium hydroxide catalyst or catalyst mixture consisting of potassium hydroxide and chloride benzyltryetylammonium. The structure of the synthesized oligomers have been confirmed by chemical and spectroscopic methods of analysis. The thermal stability of the products and their structuring properties have been studied. The chemism of formation of epoxy-oligomeric compounds based on epoxy resin ED-20 and oligoesteracrylate TGM-3 in the presence of oligomers which containing in their structure metacrylate or peroxide groups has been proposed using IR spectroscopy. It is shown that the synthesized oligomers can be used as additives while the production of protective coatings and bitumen-polymer blends to improve their operational characteristics.