Reometryczne badania procesu żelowania kompozycji o wzajemnie przenikających się sieciach polimerowych otrzymanych z poliuretanu i nienasyconego poliestru

• Autorzy: Król P. , Wojturska J.

Warianty tytułu

EN

Rheometric study on the gelation process of the compositions of interpenetrating polymer networks made of polyurethane and unsaturated polyester

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania procesu żelowania kompozycji UP/PUR typu IPN z udziałem styrenu (ST), określając parametry reologiczne szeregu różniących się składem układów od chwili zainicjowania reakcji sieciowania aż do osiągnięcia punktu żelowania. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyjaśnienie wpływu makrokinetyki żelowania na typ tworzącej się mikrostruktury kompozycji IPN i wynikające z niej dynamiczne właściwości mechaniczne [zespolony moduł sprężystości postaciowej - ; dynamiczny moduł sprężystości postaciowej (zachowawczy) - , dynamiczny moduł stratności postaciowej - i współczynnik stratności mechanicznej - tgd]. Stwierdzono, że charakter zmian parametrów reologicznych i właściwości mechanicznych zależy od zawartości PUR i ST w układzie, znacznie mniejsze znaczenie ma natomiast budowa chemiczna pierwotnej sieci poliuretanowej. Czas żelowania kompozycji IPN mieści się w przedziale od 140 s do nawet 1300 s. Wykazano, że szybszemu konstytuowaniu się struktury usieciowanej sprzyja duża ilość ST w układzie i niewielka w nim zawartość PUR. W przypadku układów zawierających >20 % PUR lub kompozycji o małej zawartości styrenu w UP (10 % mas.) proces żelowania zachodzi na tyle powoli, że przyjęte kryterium wyznaczania punktu żelowania (przecięcie się krzywych opisujących przebieg i w funkcji czasu) nie może być zastosowane. Im krótszy jest czas żelowania kompozycji, tym większe stają się wartości modułów sprężystości podłużnej (Younga) tworzywa utwardzonego, oznaczane w temperaturze pokojowej (20 °C). Takie zachowanie wynika z tworzenia się określonego typu mikrostruktury układów szybko żelujących, tzn. układu dwufazowego z jednoskładnikową matrycą, utworzoną przez usieciowaną żywicę poliestrową, oraz dwuskładnikową fazę rozproszoną, złożoną z mieszaniny PUR i usieciowanego UP. W powoli żelujących układach o dużej zawartości PUR usieciowana struktura heterofazowa obejmuje natomiast dwuskładnikową matrycę PUR-UP i jednoskładnikową fazę rozproszoną UP.

EN

Rheometric investigations on the process of gelation of UP/PUR compositions, type IPN, with styrene (ST) have been done. Rheological parameters of series of such systems, differing in compositions, from the moment of crosslinking reaction initiation up to the gelation point (Table 1) were determined. The results obtained allowed to explain the effects of macrokinetics of gelation on the type of microstructure of forming IPN composition and dynamic mechanical properties resulting from it (storage modulus - , loss modulus and loss tangent - tg d) (Fig. 1-8). It was found that the character of changes of rheological factors and mechanical properties depends on PUR and ST contents in the system. The chemical structure of the initial polyurethane network is of less importance. Gelation time of IPN compositions is in the range from 140 s up to even 1300 s. It was demonstrated that high initial amount of styrene and low PUR content in the system led to faster formation of crosslinked structure. In cases of the systems containing > 20 % of PUR or low content of styrene in UP (10 wt. %) the gelation process is going so slowly that the criterion of determination of intersection point of the curves describing and versus time cannot be applied. The shorter gelation times of the compositions the larger the values of Young's modulus of cured polymers, determined at room temperature (20 °C - Table 2 and 3, Fig. 9). Such behavior results from the formation of the particular type of microstructure of fast gelating systems i.e. two-phase system with unary matrix, formed by crosslinked polyester resin, and binary dispersed phase, composed from the mixture of PUR and crosslinked UP. In slowly gelating systems with high PUR content the two-phase cured structure consists of binary PUR - UP matrix and unary UP dispersed phase.

Słowa kluczowe

PL

poliuretany; żywica poliestrowa nienasycona; styren; wzajemnie przenikające się sieci polimerowe; skład kompozycji; makrokinetyka żelowania; właściwość mechaniczna dynamiczna

EN

polyurethanes; unsaturated polyester resin; styrene; interpenetrating polymer networks; composition; macrokinetics of gelation; dynamic mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 51, nr 5
• Strony: 365--373
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Król P.

autor

Wojturska J.

• Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, Al. Powstańców W-wy 6, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Widmaier J. M.: Macromol Symp. 1995, 93,179.
• 2. Król R, Wojturska J.: Polimery 2002,47, 242.
• 3. Pascault J. R, Sautereau H., Verdu J., Williams R. J. J.: „Thermosetting polymers", Marcel Dekker Inc., New York 2002, str. 315.
• 4. Chenal J. M., Widmaier J. M.: Polymer 2005, 46, 621.
• 5. Wojturska J.: Rozprawa doktorska, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów 2004.
• 6. Król R, Wojturska J.: Elastomery 2003, 4, nr 6, 3.
• 7. Król R, Wojturska J.: Elastomery 2000,4, nr 6,11.
• 8. Tang D., Qin C., Cai W., Zhao L.: Mater. Chem. Phys. 2003, 82, 73.
• 9. Park S. J., Kang J. G., Kwon S. H.: J. Polym. Sci. Part B: Polym.Phys. 2004,42,3841.
• 10. Król R, Wojturska J.: Polimery 2004, 49, 790.
• 11. Schramm G.: „Reologia. Podstawy i zastosowania", Ośrodek Wydawnictw Naukowych PAN, Poznań 1998.
• 12. Tung C. H.-Y. M., Dynes P. J.: J. Appl. Polym. Sci. 1982, 27, 569.
• 13. Ramis X., Cadenato A., Morancho J. M., Salla J. M.: Polymer 2001, 42, 9469.
• 14. Pillot C., Guillet J., Pascault J. R: Angew. Makromol Chem. 1979, 81, 35.
• 15. Ferry J. D.: „Lepkosprężystość polimerów", WNT, Warszawa 1965.
• 16. Hsu C. P, Lee L. J.: Polymer 1993,34,4517.
• 17. de la Caba K., Guerrero R, Eceiza A., Mondragon L: Polymer l996,37,275.