Гуанідинвмісний поліорганосилсесквіоксан як отверджувач епоксидних смол

Реферат: Гуанідинвмісний поліорганосилсесквіоксан загальної формули як отверджувач епоксидних смол. UA 70453 U (12) UA 70453 U UA 70453 U Корисна модель належить до кремнійорганічних сполук розгалуженої будови, а саме до суміші октаедральних поліорганосилсесквіоксанів (POSS) загальної формули: , де 5 10 15 n=8-14, як отверджувач 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 синтез гуанідинвмісного поліорганосилсесквіоксану як отверджувача епоксидних смол. Поставлена задача вирішується синтезом гуанідинвмісного поліорганосилсесквіоксану загальної формули: 1 UA 70453 U , де 5 10 15 n=8-14, як отверджувач епоксидних смол. Як вихідна сполука для синтезу був взятий 3-гліцидоксипропілтриетоксисилан. Синтез поліорганосилсесквіоксану проводили таким чином. В основу вибраного методу синтезу запропонованого отверджувача покладено реакцію гідролітичної конденсації гліцидоксипропілтриетоксисилану в тетрагідрофурані за температури 40-50 °С протягом 5 годин [4,5]. Отриманий продукт виділяли переосадженням в гексан. Вихід кінцевого продукту становив 94 %. Отриманий продукт містить силсесквіоксановий каркас та кінцеві аміногрупи. Середній розмір таких наночастинок становить ~ 3 нм. Отриманий POSS-епоксид обробляли еквівалентною кількістю розгалуженого гуанідинвмісного олігоетеру з кінцевими гуанідиновими фрагментами. Схему синтезу гуанідинвмісного POSS (POSS-ГД) можна представити таким чином: 2 UA 70453 U , де 5 10 n=8-14. Склад суміші синтезованого силсесквіоксану встановлений методом MALDI ToF масспектрометрії. Дані по будові вихідного POSS-епоксиду були отримані на мас-спектрометрі AUTOFLEX®IILRF20, ("Bruker Daltonics"), обладнаному азотним лазером (=337 нм). Як матрицю використовували 2,5-дигідроксибензойну кислоту ("Aldrich", 99 %). Зразки для досліджень отримували змішуванням розчину матриці (20 мг/мл) та розчину гуанідинвмісного POSS (POSS-ГД) (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 гуанідинвмісного POSS підтверджується даними ІЧспектроскопії. В ІЧ-спектрі присутні смуги поглинання валентних коливань Si-О-Si зв'язків 1000 3 UA 70453 U -1 5 10 -1 1180 см , а також 1240-1280 (v Si-CH2), валентні коливання NH2- груп при 3400 см та -1 деформаційні коливання NH2-груп при 1650 см . Епоксидну смолу або суміш епоксидних смол для отверднення змішували з сумішшю отверджувачів POSS-ГД та ДЕТА за кімнатної температури та розчиняли в органічному розчиннику до отримання однорідної гомогенної маси. Епоксидна смола з сумішшю запропонованого отверджувача та ДЕТА має вигляд прозорої однорідної маси. Властивості неотвердненої епоксидної композиції - відносна в'язкість по ВЗ, 10-14 сек., життєздатність - 3 години до нанесення. Отверднення проводили за 80 °С протягом 6 годин. Отверднена композиція набирає міцності через 5-7 діб в залежності від її складу. Готове покриття не розшаровується з часом. Для отриманих отверднених епоксидних композицій визначали вміст гель-фракції шляхом екстрагування ацетоном - вона становила 90 %. В таблиці 1 наведено склад епоксидної композиції для покриття з сумішшю запропонованого отверджувача - гуанідинвмісним POSS та ДЕТА та фізико-механічні властивості в порівнянні з відомим отверджувачем. 15 Таблиця 1 Склад епоксидної композиції Приклад 1 Епоксидна смола Отверджувач Розчинник % Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 ДЕR-333 ДЕR-333 ДЕR-333 ДЕR-333 100 100 100 100 POSS-ГД* POSS-ГД POSS- ГД POSS- ГД ДЕТА ДЕТА ДЕТА ДЕТА 25 50 75 100 75 50 25 0 Етанол 20 Етанол 20 Етанол 20 Етанол 20 Фізико-механічні властивості епоксидної композиції Відомий отверджувач Е-41 ДЕТА Етилцелозольв 30 Приклад 1 Водостійкість, % Адгезія, бали Ударна міцність. КГс см Міцність на згин, по ШГ-1 мм Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 86 2 84 3 82 1 82 1 Відомий отверджувач 90 1 40 40 40 50 50 1 2 2 2 1 * POSS-ГД-суміш з n=8-14 20 Як видно з даних таблиці 1 за фізико-механічними властивостям отримане покриття з запропонованим отверджувачем POSS-ГД знаходиться на рівні покриття з відомим отверджувачем. В таблиці 2 представлено залежність міцності адгезійного з'єднання при рівномірному відриві та рівномірному зрушенні від вмісту POSS-ГД та ДЕТА. Таблиця 2 Залежність міцності адгезійного з'єднання при рівномірному відриві та рівномірному зсуві від вмісту POSS-ГД та ДЕТА Склад отверджувача, % POSS-ГД: ДЕТА 100/0 75/25 50/50 25/75 0/100 Вміст гель-фракції, % 91 93 95 97 98 4 Адгезійна міцність при відриві, 0, МПа 27 27 27 24 20 UA 70453 U 5 10 Як видно з таблиці 2, при вмісті олігомеру в суміші з ДЕТА понад 25 % зазначені адгезійні характеристики змінюються незначно. Для дослідження дезінфікуючої та бактерицидної активності отвердненої композиції для покриття використовували два штами бактерій Чеської (ССМ), Американської (АТСС) та Української колекції мікроорганізмів (УКМ) та деякі ізоляти, які на даний час підтримуються у навчально-методичній лабораторії мікробіологічного профілю кафедри біології НаУКМА, зокрема: Escherichia coli HB 101. Результати дослідження бактерицидної активності покриття за прикладом 4 таблиці 1 по відношенню до грамнегативної бактерії Escherichia coli HB 101 та грампозитивної бактерії Staphylococcus aureis CCM 209 представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Бактерицидна активність отвердненого POSS-ГД покриття по відношенню до грамнегативної бактерії Esherichia coli НВ 101 та грампозитивної бактерії Staphylococcus aureis ССМ 209 Контроль повтори Доби культивування 1 1д 7д 2 3 + + + + + + ++ + ++ + ++ + ++ + Ріст тест культур у середовищі Staphylococcus aureis Escherichia coli 4 7 4 7 1×10 1×10 1×10 1×10 повтори повтори повтори повтори 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Примітка: в таблиці наведені зведені дані, після висіву культур на 3-х чашках Петрі; "-" - ріст мікроорганізмів відсутній; "+"- поодинокі колонії; "+++" - суцільний ріст. 15 20 25 Як видно, отримана отверднена композиція проявляє бактеріостатичні властивості по відношенню до грамнегативної бактерії Escherichia coli HB 101 та грам-позитивної бактерії Staphylococcus aureis CCM 209. Література: 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. K., Pragyan Mohan. Synthesis, reactions, and properties of modified epoxy resins // J. Mater. Sci.-Rev. Macromol. Chem. Phys. - 1997. - C. 37, № 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. 26082614. 5. Frank J.F, Wydham K.D. Amin and ester-substituted silsesquioxanes: synthesis, characterization and use as a core for starburst dendrimers // Chem. Commun., - 1998 - P. 323-324. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Гуанідинвмісний поліорганосилсесквіоксан загальної формули 5 UA 70453 U , де n=8-14, як отверджувач епоксидних смол. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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 6