Wpływ budowy chemicznej i struktury nadcząsteczkowej na właściwości mechaniczne kompozycji poliuretan/nienasycony poliester o wzajemnie przenikających się sieciach polimerowych

• Autorzy: Król P. , Wojturska J.

Warianty tytułu

EN

Effects of chemical and supermolecular structures on mechanical properties of polyurethane/unsaturated polyester compositions of interpenetrating polymer networks types

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Otrzymano kompozycje o wzajemnie przenikających się sieciach polimerowych typu IPN złożone z nienasyconej żywicy poliestrowej (żywicy UP, 4 rodzaje), poliuretanu (PUR) i styrenu (ST). Opracowano model matematyczny opisujący wpływ składu chemicznego na wybrane właściwości mechaniczne (naprężenie przy zerwaniu - y1, wydłużenie względne przy zerwaniu - y2, udarność - y3, twardość - y4) syntetyzowanych układów IPN i wykorzystano go do wyznaczenia obszaru składu optymalnego, w którym istnieje możliwość uzyskania kompromisowych wartości podstawowych właściwości mechanicznych. Morfologię powierzchni układów IPN różniących się gęstością usieciowania oraz składem chemicznym zbadano metodą SEM. Stwierdzono, że wszystkie próbki znajdujące się w obszarze składów optymalnych mają budowę dwufazową. Matryca jest zbudowana z żywicy UP, natomiast fazę rozproszoną stanowi mieszanina tej żywicy i PUR. Obserwowana morfologia jest efektem konkurujących ze sobą procesów separacji fazowej i reakcji polimeryzacji zachodzących równocześnie na etapie sieciowania żywicy UP za pomocą ST. W celu potwierdzenia tej tezy przeprowadzono badania kinetyki żelowania kompozyqi IPN, oznaczając czas żelowania (t(gel)) i maksymalną temperaturę reakcji sieciowania (T(maks)). Stwierdzono, że w przypadku układów IPN, w których żelowanie zachodzi szybko mamy do czynienia z tworzeniem matrycy jednoskładnikowej zbudowanej z żywicy UP (czemu odpowiadają kompromisowe właściwości mechaniczne), natomiast gdy proces żelowania zachodzi powoli tworzy się matryca dwuskładnikowa złożona z żywicy UP i PUR.

EN

The compositions being interpenetrating polymer networks of IPN type have been made of unsaturated polyester resin (UP resin, 4 grades), polyurethane (PUR) and styrene (ST) - Table 1 and 2. Mathematical model, describing an influence of chemical composition on selected mechanical properties of synthesized IPN systems, was elaborated [equation (1), Table 5]. The following properties have been taken into consideration: stress at break - y1, unit elongation at break - y2, impact strength - y3, hardness - y4 (Table 3 and 4). The model was used to calculate the area of optimum composition (Fig. 1, Table 6 and 7) in which the compromise in values of basic mechanical properties could be reached (Table 7, Fig. 4). Morphologies of the surfaces of IPN systems, differing in crosslinking density and chemical composition, were studied using SEM method (Fig. 10 and 11). It was found that all of the samples of compositions from the area of optimum composition show heterogeneous structures. The matrix is built of UP resin while dispersed phase consists of the mixture of UP resin and PUR. The morphology observed is a result of two competing processes of phase separation and polymerization reaction going simultaneously at the stage of UP resin curing with ST. In order to confirm this idea the kinetics of gelation of IPN compositions was investigated and gelation time (t(gel)) as well as maximum temperature of curing reaction (T(maks)) were determined (Table 8, Fig. 5-7). It was found that fast gelation of IPN systems led to formation of homogeneous matrix built of UP resin (compromised mechanical properties were observed) while slow gelation process favored the formation of heterogeneous matrix, built of UP resin and PUR.

Słowa kluczowe

PL

nienasycone żywice poliestrowe; żywice poliestrowe; poliuretany; sieci polimerowe wzajemnie przenikające się; właściwości mechaniczne; optymalizacja składu; model matematyczny; morfologia; kinetyka żelowania

EN

unsaturated polyester resins; polyurethanes; interpenetrating polymer networks; mechanical properties; composition optimization; mathematical model; morphology; gelation kinetics

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 11-12
• Strony: 790--800
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Król P.

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

autor

Wojturska J.

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

Bibliografia

• 1. Król P, Wojturska J.: Polimery 2002, 47, 242.
• 2. Tai H., Wu W., Zhang L.: Hebei Gongye Daxue Xuebao 1997,26,39; CA 1998, 129, 217125m.
• 3. Tai H., Qn X., Zhang L.: Hecheng Shuzhi li Suliao 1998, 15,55; CA 1998, 129, 217 267j.
• 4. Wang K J., Hsu T. J., Lee L. J.: Polym. Eng. Sci. 1989, 29,397.
• 5. Cai Y., Liu P., Hu X., Wang D., Xu D.: Polymer 2000, 41,5653.
• 6. Ramis X., Cadenato A, Morancho J. M., Salla J. M.: Polymer 2001, 42, 9479.
• 7. Aneja A, Wilkes G. L.,: Polymer 2003, 44,7221.
• 8. Dadbin S., Burford R. P., Chap lin R. P.: Polymer 1996, 37,785.
• 9. Parizel N., Meyer G. C, Weill G.: Polymer 1993,34, 2495.
• 10. Parizel N., Meyer G. C, Weill G.: Polymer 1995,36, 2323 .
• 11. Rizos AK, Fytas G., Ma R. J., Wang C H., Abetz V, Meyer G. C: Makromolecules 1993, 26, 1896.
• 12. Abetz v., Meyer G. C, Mathis A, Picot C, Widmaier J. M.: Polym. Adv. Tech. 1996,7,295.
• 13. Xu M. X., Liu W. G., Li H. P., Qi X. D., Yao K D.: Mat. Chem. Phys. 1997,47,9.
• 14. Serrć C, Vayer M., Erre R., Boyard N., Ollive C: J. Mat. Sci. 2001, 36, 113.
• 15. Wu J., Chan C-M., MaiY.-W.: PIast. Eng. 1999, 52,505.
• 16. Katalog wyrobów Zakładów Chemicznych Organika-Sarzyna w Nowej Sarzynie.
• 17. Król P., Wojturska J.: J. Appl. Polym. Sci. (w druku).
• 18. Huang Y. J., Jiang W. C: Polymer 1998, 39, 6631.
• 19. Pat. niemiecki 19913 431 (2000).
• 20. Kim D. S., Cho J. H., Park C E.: J. Mat. Sci. 1994,29, 1854.
• 21. Paerson R. A, Yee A F.: J. Mater. Sci. 1991,26,3828.
• 22. Chou y. C, Lee L. J.: Polym. Eng Sci. 1994,34,1239.