Влияние строения фосфор(III)-содержащих олигоэфир(мет)акрилатов на физико-механические свойства, термическую стабильность и механизмы горения отвержденных полимеров

Цели. Исследование влияния строения спейсера в структуре фосфор(III)-содержащих олигоэфир(мет)акрилатов на физико- механические свойства полимеров и их горючесть.

Методы. Физико-механические свойства полимеров определяли с помощью динамического механического анализатора DMA 242 E Artemis (NETZSCH, Германия); универсальной машины для испытаний (ZwickRoell Group, Германия); копера GT-7045-HMH(L) (Gotech Testing Machines, Inc., Тайвань); дериватографа Q-1500 D системы Паулик–Паулик–Эрдей (термогравиметрические исследования, МОМ, Венгрия); установки «Oxygen Index Module» для определения кислородного индекса пластмасс — Fire Testing (Concept Equipment, Великобритания), прибора  Копер GT-7045-HMH(L) для определения температуры размягчения по Вика (Gotech Testing Machines, Inc., Тайвань); сверхкритического флюидного экстрактора SFT-110XW (Supercritical Fluid Technologies, Inc., США) для флюидной экстракции сверхкритическим диоксидом углерода.

Результаты. Установлено влияние строения спейсера в структуре фосфор(III)-содержащих олигоэфир(мет)акрилатов на динамические механические и физико-механические свойства полимеров. Сделана сопоставительная оценка влияния строения спейсера на свойства полимеров, их термостабильность (проведен термогравиметрический анализ) и горючесть (измерен кислородный индекс). Установлено, что введение спейсера в структуру олигомера приводит к получению полимеров со сбалансированными физико-механическими свойствами. Полимеры на основе фосфор(III)-содержащих олигоэфир(мет)акрилатов со спейсерами обладают значительно большим сопротивлением ударным нагрузкам.

Выводы. Достигнутые результаты свидетельствуют о возможности получения полимеров на основе фосфор(III)-содержащих олигоэфир(мет)акрилатов со спейсером, обладающих повышенным сопротивлением ударным нагрузкам и термостойкостью при незначительном снижении их горючести.

1. Тужиков О.И., Хохлова Т.В., Бондаренко С.Н., Зотов С.Б., Тужиков О.О., Рахмангулова Н.И. Эластомеры и пластики с пониженной горючестью. Волгоград: РПК «Политехник»; 2005, 214 с.

2. Тужиков О.И., Хохлова Т.В., Бондаренко С.Н., Дхайбе М., Орлова С.А. Модификация эпоксидиановых смол фосфорсодержащими метакрилатами для получения компаундов типа взаимопроникающих полимерных сеток. Журн. прикладной химии. 2009;82(11):1887–1893. https://www.elibrary.ru/tagrwk

3. Бахтина Г.Д., Кочнов А.Б., Новаков И.А. Влияние состава сополимеров ненасыщенных олигомеров с фосфорхлорсодержащим метакрилатом на их свойства. Известия ВолгГТУ. 2016;4(183):84–87. https://www.elibrary.ru/vxlfez

4. Бахтина Г.Д., Кочнов А.Б., Борисов С.В., Новаков И.А. Свойства сополимеров метилметакрилата с фосфорхлор- и кремнийсодержащими метакрилатами. Пластические массы. 2018; (9-10):3–6. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2018-9-10-3-6

5. Буравов Б.А., Аль-Хамзави А., Бочкарев Е.С., Гричишкина Н.Х., Борисов С.В., Сидоренко Н.В., Тужиков О.И., Тужиков О.О. Синтез новых фотоотверждаемых фосфорсодержащих олигоэфирметакрилатов со спейсером в структуре. Fine Chem. Technol. 2022;17(5):410–426. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2022-17-5-410-426

6. Тужиков О.И., Тужиков О.О., Буравов Б.А., Бочкарёв Е.С., Хохлова Т.В., Сидоренко Н.В. Применение олигоэфиракрилата ((((1-(4-(2-(4-(3-(4-(2-(4-(2-((((1-(allyloxy)-3-галогенпропан-2-ил)окси) ((1-галоген-3-метакрилоилокси)- пропан-2-ил)окси)фосфин)окси)-3-галогенпропокси)- фенил)пропан-2-ил)фенокси)-2-гидроксипропокси)фенил)пропан-2-ил)фенокси)-3-галогенпропан-2-ил)окси)- фосфиндиил)бис(окси))бис(3-галогенпропан-2,1-диил)- бис(2-метилакрилат) в качестве мономера для получения термо- и теплостойких полимеров с пониженной горючестью: пат. 2712119 РФ. Заявка № 2019126210; заявл. 20.08.2019; опубл. 24.01.2020. Бюл. № 3.

7. Venkategowda T., Manjunatha L.H., Anilkumar P.R. Dynamic mechanical behavior of natural fibers reinforced polymer matrix composites–A review. Materials Today: Proceedings. 2022; 54(Part 2):395–401. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.465

8. Dias E., Chalse H., Mutha S., et al. Review on synthetic/natural fibers polymer composite filled with nanoclay and their mechanical performance. Materials Today: Proceedings. 2023;77(Part 3): 916–925. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.12.059

9. Boyd R.H., Smith G.D. Polymer Dynamics and Relaxation. Cambridge University Press; 2010, 266 p. ISBN 978-0521152914

10. Аскадский А.А., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М.: Химия; 1983, 248 с.

11. Jeyaraman J., Jesuretnam B.R., Ramar K. Effect of stacking sequence on dynamic mechanical properties of Indian almond – Kenaf fiber reinforced hybrid composites. J. Nat. Fibers. 2022;19(12):4381–4392. https://doi.org/10.1080/15440478.2020.1858219

12. Huang J., Zhou J., Liu M. Interphase in polymer nanocomposites. JACS Au. 2022;2(2):280–291. https://doi.org/10.1021/jacsau.1c00430

13. Van Krevelen D.W., te Nijenhuis K. Properties of Polymers: Their Correlation with Chemical Structure: their Numerical Estimation and Prediction from Additive Group Contributions: 4th edition. Elsevier; 2009, 1764 p.

14. Shao Z.-B., Zhang M.-X., Li Y., et al. A novel multi-functional polymeric curing agent: Synthesis, characterization, and its epoxy resin with simultaneous excellent flame retardance and transparency. Chem. Eng. J. 2018;345:471–482. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.03.142

15. Luo Q., Sun Y., Biao Y., et al. Synthesis of a novel DPPA-containing benzoxazine to flame-retard epoxy resin with maintained thermal properties. Polymer. Adv. Technol. 2019;30(8):1989–1995. https://doi.org/10.1002/pat.4631

16. Ben Abdallah A., Kallel A., Hassine T., et al. Modeling of viscoelastic behavior of a shape memory polymer blend. J. Appl. Polymer Sci. 2022;139(13):51859. https://doi.org/10.1002/app.51859

17. Singh J.K., Rout A.K. Thermal stability and dynamic mechanical analysis of nano-biofillers blended hybrid composites reinforced by cellulosic Borassus flabellifer L. fiber. Int. J. Polymer Anal. Character. 2023;28(6):552–563. https://doi.org/10.1080/1023666X.2023.2251792

18. Jayakumar A., Jacob J., Parameswaranpillai J., Hameed N., Krishnasamy S. Polymer Crystallization: Methods, Characterization, and Applications. Wiley; 2023, 384 p. ISBN 978-3527350810

19. Moad G., Solomon D.H. The Chemistry of Radical Polymerization. Elsevier; 2005, 666 p. ISBN 978-0080442860

20. Coats A.W., Redfern J.P. Kinetic Parameters from Thermogravimetric Data. Nature. 1964;201:68–69. https://doi.org/10.1038/201068a0

21. Korobeinichev O.P., Paletsky A.A., Gonchikzhapov M.B., Glaznev R.K., Gerasimov I.E., Naganovsky Y.K., et al. Kinetics of thermal decomposition of PMMA at different heating rates and in a wide temperature range. Thermochim. Acta. 2019;671:17–25. https://doi.org/10.1016/j.tca.2018.10.019