Поиск оптимальных условий и отработка анализа изоцианатных групп в преполимерах

Целью работы стало изучение вариантов объёмного анализа изоцианатных групп в преполимерах и поиск факторов, влияющих на точность анализа, для выявления различий между значениями, указанными производителем и полученными в лаборатории 

Методы. В качестве объекта исследования выбраны промежуточные продукты полимеризации на основе изоцианатов из двух или более мономерных звеньев, используемые для производства полиуретанов, качество которых определяется оптимальным соотношением изоцианатных и гидроксильных групп. Индекс NCO определяли объемным методом на основе взаимодействия изоцианатных групп с диэтиламином, с подтверждением результатов методами математической статистики.

Результаты. В работе проанализированы известные на данный момент методики определения содержания изоцианатных групп в преполимерах и выявлены различия в технике исполнения. Использован объёмный метод определения индекса NCO на основе взаимодействия изоцианатных групп с диэтиламином. Проведена оценка растворимости промышленных образцов преполимеров и расчёт скорости растворения,  на основании которых определен оптимальный объем раствора и пробы преполимера, обеспечивающие точное определение изоцианатного числа. Откорректированные условия позволили выйти на требуемое значение индекса NCO преполимера СКУ, рассчитанное на основании статической обработки результатов и построения кривой распределения Гаусса. Изменения в методике позволяют выйти на сертифицированное значение показателя, что допускает его использование для дальнейших расчетов в синтезе полиуретана.

Заключение. Рекомендации для определения изоцианатного индекса для анализа преполимера объемным методом помогут проводить контроль поступающего сырья на предмет соответствия сертификатам для выполнения точного расчёта сырья при синтезе полиуретана.  

1. Попок В. Н., Бычин Н. В. Инвариантные корреляционные зависимости между физикомеханическими характеристиками полимерных композиций // Бутлеровские сообщения. 2022. Т. 69, № 3. С. 1–20. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/22-69-3-1

2. Циановые эфиры и преполимеры на их основе (обзор) / Н. С. Мирзабекова, И. С. Харченко, П. В. Казаков, Е. А. Зинина // Химия и технология органических веществ. 2021. № 3(19). С. 37–48. https://doi.org/10.54468/25876724_2021_3_37

3. Фоменков А. М., Щербаков В. А., Семенов С. Н. О выборе марки полиуретана для изготовления эластичных рабочих органов картофелеуборочного комбайна // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Технические науки. 2019. № 10. С. 3–9.

4. Бадретдинов Т. В. Ямалиев В. У., Булюкова Ф. З. Методика проектирования, изготовления и испытания упругого полиуретанового узла бурового демпфера // Нефтегазовое дело. 2019. Т. 17, № 6. С. 102–110. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2019-6-102-110

5. Толмачева Ю. В., Нугаев А. С., Нугаева В. О. Полиуретановые клеевые композиции для ремонта автомобилей // News of Science and Education. 2019. Т. 3, № 4. С. 31–33.

6. Разработка экологически ориентированных рецептур водно-дисперсионных полиуретановых композиций / К. В. Голованова, Л. А. Зенитова, А. А. Табачков, Е. М. Готлиб // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". 2019. № 3. С. 785–793.

7. Циановые эфиры и преполимеры на их основе (обзор) / Н. С. Мирзабекова, И. С. Харченко, П. В. Казаков, Е. А. Зинина // Химия и технология органических веществ 2021. № 3(19). С. 37–48. https://doi.org/10.54468/25876724_2021_3_37

8. Енейкина Т. А., Щегольков Р. А., Гатина Р. Ф. Наполненные полиуретановые композиции водно-дисперсионного изготовления // Бутлеровские сообщения. 2022. Т. 69, № 3. С. 111–117. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/22-69-3-111

9. Горбунова М. А., Анохин Д. В., Бадамшина Э. Р. Современные достижения в области получения и использования термопластичных частично кристаллических полиуретанов с эффектом памяти формы // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2020. Т. 62, № 5. С. 323–347. https://doi.org/10.31857/S2308113920050071

10. Влияние соотношения компонентов при синтезе stp-полимера на свойства герметиков на его основе / И. А. Петлин, А. Г. Минсафина, А. И. Куркин, Ю. Н. Хакимуллин // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18, № 17. С. 11–13.

11. The impact of isocyanate index and filler functionalities on the performance of flexible foamed polyurethane/ground tire rubber composites / A. Olszewski, P. Kosmela, A. Piasecki, M. Barczewski, A. Hejna // Polymers (Basel). 2022. No. 14(24). P. 55–58. https://doi.org/10.3390/polym14245558

12. Коновалов П. Г. Лабораторный практикум по химии пленкообразующих и по технологии лаков и красок. М.: Росвузиздат, 1963. 203 с.

13. Clemitson I. Castable polyurethane elastomers. Castable Polyurethane Elastomers. 2nd ed. CRC Press Taylor & Francis Group, 2015. 317 p. https://doi.org/10.1201/b18473

14. Получение N-фенил-О-метилкарбамата взаимодействием диметилкарбоната с анилином / Е. П. Кожанова, Д. Н. Хризанфоров, А. Я. Самуилов, Я. Д. Самуилов // Бутлеровские сообщения. 2022. Т. 70, № 5. С. 30–37. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/22-70-5-30

15. Бакирова И. Н., Бурылина В. А. Синтез полиуретанового клея-расплава на основе оксипропилированного дифенилолпропана и свойства клеевых соединений на его основе // Клеи. Герметики. Технологии. 2023. № 1. С. 23–29. https://doi.org/10.31044/1813-7008-2023-1-23-29

16. Полиуретановые эластомеры на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100 и новых высокотехнологичных отверждающих систем / В. А. Игнатьев, В. А. Данилов, М. В. Кузьмин, О. А. Колямшин, Н. Е. Темникова, Г. К. Гарипова // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22, № 1. С. 29–32.

17. Имплантируемые медицинские изделия из полиуретана: синтез, поверхностная модификация, биосовместимость / Д. Э. Якушева, Т. И. Карпунина, А. П. Годовалов, А. И. Слободинюк, С. А. Астафьева // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2021. № 1. С. 19–36. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2021.1.2.

18. Фиговский О. Л. Изобретения в области неизоцианатных полиуретанов в Китае // Инженерный вестник Дона. 2023. № 6(102). С. 47–56.

19. Кокшаров С. А., Корнилова Н. Л., Шаммут Ю. А. Закономерности регулирующего влияния соотношения предполимера и изоцианата на жесткость полиуретанового связующего композитных материалов // Вестник Технологического университета. 2017. Т. 20, № 6. С. 42–45.

20. Получение изоцианатов на примере бутилизоцианата термолизом карбаматов / Р. Р. Дашкин, Д. А. Гордеев, Х. Х. Гафуров, С. Н. Мантров // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 58, № 4. С. 40–47.

21. Пиролиз гибридной полиуретано-неорганической теплоизоляции: термогравиметрический анализ и Фурье ИК-спектры / А. А. Кобелев, Ю. К. Нагановский, Е. Ю. Круглов, З. М. Асеева, Е. М. Шапихов // Пожаровзрывобезопасность. 2022. Т. 31, № 4. С. 5–15. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2022.31.04.5-15

22. Шишкина Н. Н., Закирова Л. Ю. Использование блокированных изоцианатов для повышения адгезии без клеевой связи резина – полиэфирный корд // Фундаментальные и прикладные проблемы создания материалов и аспекты технологий текстильной и легкой промышленности: сборник статей Всероссийской научно-технической конференции. Казань: Казан. нац. исслед. технологический ун-т, 2019. С. 159–163.

23. Сеничев В. Ю., Погорельцев Э. В. Прогнозирование содержания NCO-групп в уретановых форполимерах на основе олигомерных диолов с неустановленной молекулярной массой // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85, № 12. С. 20–24. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-12-20-24

24. Romanov S. V., Panov Yu. T., Botvinova O.A. The influence of isocyanate index on the physicomechanical properties of sealants and coatings based on polyuria // Polymer Science. Series D. 2015. Vol. 8, no. 4. P. 261–265.

25. Бреева Н. В. Методические указания по методам контроля сырья для производства полиуретанов: сборник методик контроля сырья для производства полиуретанов. М.: Химвэй Лимитед, 2019. 33 с.