Застосування поліорганосилсесквіоксану як отверджувача епоксидних смол

Застосування поліорганосилсесквіоксану загальної формули: , … , R= (11) де n = 8-14 65080 (13) U де NH2 Корисна модель належить до кремнієорганічних сполук розгалуженої будови, конкретно до суміші октаедральних поліорганосилсесквіоксанів (ПОСС) загальної формули: де (19) UA як отверджувача епоксидних смол. 3 65080 4 , де n = 8-14 R= NH2 як отверджувача епоксидних смол та призначений для використання в мікроелектроніці та оптиці. Відомі отверджувачі епоксидних смол на основі поліетиленполіамінів [як правило, діетилентриаміну (ДЕТА)] практичне застосування знайшли їх аддукти з епоксидними смолами, а також олігоаміди [1-3]. Задачею корисної моделі є застосування октаедральних поліорганосилсесквіоксанів як отверджувачів епоксидних смол . Поставлена задача вирішується синтезом і поліорганосилсесквіоксану загальної формули: де , де n = 8-14 R= NH2 як отверджувача епоксидних смол Як вихідна сполука для синтезу був взятий 3амінопропілтриетоксисилан. Синтез поліорганосилсесквіоксану проводили за методикою наступним чином. В основу вибраного методу синтезу запропонованового отверджувача - суміші POSS-NH2 покладено реакцію гідролітичної конденсації 3амінопропілтриетоксисилану в суміші розчинників ацетонітрил- ізопропіловий спирт (50:50) при температурі 40-50 °С протягом 5 годин /4,5//. Отриманий продукт виділяли переосадженням а гексан. Вихід кінцевого продукту становив 94 %. Отриманий продукт містить силсесквіоксановий каркас та кінцеві аміногрупи. Середній розмір таких наночастинок становить ~ 3 нм. Вміст NH2 обчислено 14,5%, знайдено 14,7 %. Схема синтезу POSS-NH2 можна представити наступним чином: 5 65080 де n = 8-14, R= NH2 Склад суміші синтезованого силсесквіоксану встановлений методом MALDI ToF масспектрометрії. Дані по будові POSS-NH2 були отримані на мас-спектрометрі AUTOFLEX®IILRF20, ("Braker Daltonics"), обладнаному азотним лазером ( = 337 нм). Як матрицю використовували 2,5-дигідроксибензойну кислоту ("Aldrich", 99 %). Зразки для досліджень отримували змішуванням розчину матриці (20мг/мл) та розчину POSS-NH2 (10 мг/мл) в метанолі в об'ємному співвідношенні 10:1. Визначено основні піки, які відповідають молекулярним масам 880, 980, 1100, 1200 г/моль. Будова синтезованого отверджувача POSSNH2 підтверджується даними ІЧ-спектроскопії. В ІЧ-спектрі присутні смуги поглинання валентних -1 коливань Si-O-Si зв'язків 1000-1180 см а також 1240-1280 (v Si-CH2), валентні коливання NH2-1 груп при 3400 см та деформаційні коливання -1 NH2-груп при 1650 см . 6 Епоксидну смолу або суміш епоксидних смол для отвердження змішували з сумішшю отверджувачів POSS-NH2 та УП-0633 М при кімнатній температурі та розчиняли в органічному розчиннику до отримання однорідної гомогенної маси. Епоксидна смола з запропонованим отверджувачем має вигляд прозорої однорідної маси. Властивості неотвердженої епоксидної композиції-відносна в'язкість по ВЗ, 10-14 сек., життєздатність - 3 години до нанесення. Отвердження проводили при 80 °С протягом 6 годин. Отверджена композиція набирає міцності через 5-7 діб в залежності від її складу. Готове покриття не розшаровується з часом. Для отриманих отверджених епоксидних композицій визначали вміст гель-фракції шляхом екстрагування ацетоном - вона становила 90 %. В таблиці приведений склад епоксидної композиції для покриття з запропонованим отверджувачем POSSNH2 та фізико-механічні властивості в порівнянні з відомим отверджувачем. Таблиця Склад епоксидної композиції Прик.1 Прик.3 Відомий отверджувач /6/ ДЕГ-1 ДЕR-353 Епоксидна смола ДЕГ-1 100 ДЕR-353 100 Е-41 50 50 POSS-NH2 * POSS- NН2 POSS-NH2 УП-0633 М УП-0633М УП-0633 М Отверджувач ДЕТА 20 20 20 20 80 80 Розчинник % Етанол 20 Етанол 20 Етанол 20 Етилцелозольв 30 Фізико-механічні властиві зеті епоксидної композиції Прик.1 Прик.2 Прик.3 Відомий отверджувач /6/ Водостійкість, % 88 83 87 90 Адгезія, бали 1 1 1 1 Ударна міцність. КГс см 50 40 50 50 Міцність на згин, по ШГ-1 мм 1 5 1 1 *POSS-NH2-суміш з n = 8-14 Прик.2 7 Як видно з даних таблиці по фізикомеханічних властивостях отримане покриття: з запропонованим отверджувачем POSS-NH2 знаходиться на рівні покриття з відомим отверджувачем. Джерела інформації: 1. Chemistry and technology of epoxy resins / Ed. B.Ellis - London-Glasgow-New York-TokyoMelbourne-Madras: Blackie Academic & Professional -1993.- 332 p. 2. Зайцев Ю.С., Кочергин Ю.С., Пактер М.К., Кучер Р.В. Эпоксидные олигомеры и клеевые композиции. - К. : Наук, думка, 1990. - 200 с. 3. Srivastava А.К., Pragyan Mohan. Synthesis, reactions, and properties of modified epoxy resins // Комп’ютерна верстка В. Мацело 65080 8 J. Mater. Sci.-Rev.Macromol.Chem.Phys. - 1997. C37, №4. - P.687-716. 4. Zhang Z., Liang G., Lu T. Synthesis and Characterization of Cage Octa(aminopropilsilsesquioxane) //Journal of Applied Polymer Science. - 2004. - 103, №4 -P.2608-2614. 5. Frank J.F, Wydham K.D. Amin and estersubstituted silsesquioxanes: synthesis, characterization and use as a core for starburst dendrimers // Chem. Commun., - 1998 -P.323-324. 6. Эпоксидные смолы и полимерные материалы на их основе. Каталог. / Под ред. И.М.Шологона.- Черкассы: НИИТЭХИМ. -1989. 56 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601