УДК 544.52
Исследование механизмов фотохимического окисления
полидиметилсилоксановых каучуков
Н.
ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
Кафедра органической химии
*****@***ru
Силоксановые полимеры и каучуки являются конструкционными материалами, обладающими высокой стойкостью к различного рода физическим и химическим воздействиям и используемыми для работы в экстремальных условиях. Они широко применяются для получения различных изделий в машиностроении, аэрокосмической, электротехнической, электронной, химической, медицинской и других отраслях промышленности.
Однако их оптимальные физико-механические свойства могут быть реализованы только после его отверждения, т. е. создания системы достаточно частых внутри - и межмолекулярных связей – сшивок.
Разработанный на кафедре органической химии КемГУ фотохимический метод обработки полидиметилсилоксановых полимеров в присутствии малых количеств карбонилсодержащих инициаторов позволяет проводить их отверждение в мягких условиях (при небольших временах облучения и невысоких температурах).
Поскольку обработка фотохимическая полимеров проводится под действием ультрафиолетового (УФ) света на воздухе, то кислород и образующийся в данных условиях озон могут оказывать значительное влияние на протекание фотосшивания. Ранее было показано, что при облучении силоксановых полимеров ультрафиолетовым светом в присутствии кислорода воздуха наблюдается их заметное окисление. Но пока механизмы фотоокислительных реакций до конца еще не выяснены.
Целью данной работы являлось изучение влияния процессов окисления полимерной матрицы на фотохимическое отверждение полидиметилсилоксановых полимеров в присутствии ряда ароматических карбонилсодержащих соединений.
Исследования были проведены на тонкослойных образцах полидиметилсилоксанового каучука СКТ, допированных карбонилсодержащими органическими соединениями ряда ароматических кетонов и хинонов – антроном, антрахиноном и 2-метилантрахиноном (концентрация - 0,001 моль на 1 кг СКТ), полученных путем полива толуольного раствора на специальные стальные подложки с последующей сушкой. Облучение проводили полным светом ультрафиолетовой лампы ДРТ-250 с расстояния 10 см с использованием термостатированных ячеек в присутствии озона (концентрация 6·10-5 моль/л) и (или) кислорода воздуха. Для получения достоверных результатов применяли методы гель-золь анализа и ИК-Фурье спектроскопии.
Исследованиями показано, что при облучении каучука СКТ в присутствии допантов наблюдается его отверждение, сопровождающееся образованием сшитого полимера – гель-фракции, в его составе. Наличие в воздухе озона значительно снижает ее образование (рис. 1). Кроме того, присутствие озона значительно ускоряет окисление полимера, сопровождающееся появлением в его инфракрасном (ИК) спектре интенсивных пиков поглощения при 1726 см-1 (карбонильная группа кетонного типа), 1751 см-1 и 1206 см-1 (карбоксильная группа) и широкого пика при 3200-3400 см-1 (гидроксильные группы), интенсивность которых растет с увеличением времени облучения.
На основании полученных экспериментальных данных был предложен механизм фотоокисления силоксановых полимеров, включающий участие кислорода и озона в фотодегидрировании боковых групп и межмолекулярных связей (сшивок) с последующим их разрушением.
Рис. 1 Зависимость содержания гель-фракции в каучуке СКТ в зависимости от
времени облучении в присутствии антрахинона.
Дальнейшее изучение данных процессов позволит также прогнозировать долгосрочное поведение полидиметилсилоксановых полимеров при их эксплуатации в экстремальных условиях.
Научный руководитель – к. х.н., доцент В., ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет».
Основные порталы (построено редакторами)