ℹ️ Необходимым условием для получения высококачественных изделий на основе эпоксидов является их полное отверждение – то есть исчерпание реагирующих групп и получение стабильного продукта с постоянной температурой размягчения/стеклования. Если отверждение проводится при температуре ниже максимальной для данной системы температуры стеклования, то система затвердевает, химические процессы в ней практически останавливаются, но при этом остается ещё некоторое количество способных к реакции групп. В результате полимер оказывается отверждён лишь частично и не реализует всего потенциала свойств, в него заложенных.
💬«Когда при комнатной температуре (23 ºС) отверждают композицию с максимально достижимой температурой стеклования, скажем, 90 ºС, – рассказал один из авторов работы, зав. лабораторией физикохимии коллоидных систем #ИФХЭ РАН, к.х.н. Иван Сенчихин, – то система перейдёт в стеклообразное состояние, но при этом не все функциональные группы в ней успеют прореагировать. Тогда мы получим недоотверждённый материал, который не будет обладать заданными свойствами. Конечно, такую систему можно нагревать и доотверждать. Некоторые исследователи предлагают многостадийные – до шести этапов, сценарии отверждения. Однако это, во-первых, энергетически затратно, а во-вторых, может привести к ухудшению свойств материала, например, из-за деструкции при излишнем нагревании».
🧑🔬🎯Таким образом, перед исследователями стояла задача — найти оптимальный режим отверждения термореактивных систем, который позволит с наименьшими энергетическими затратами и не опасаясь ухудшения свойств, получить полностью отверждённый материал.
💬«Ранее мы предложили подход к выбору оптимального режима отверждения, который позволяет свести процесс к двум стадиям, – объяснил Иван Сенчихин. – Сначала проводят отверждение при произвольно выбранной температуре – например, комнатной. Далее композицию нагревают до температуры чуть выше температуры стеклования. Определение температур и расчет продолжительности обеих стадий составляют суть нашей новой работы. Оказалось, что ключевые зависимости можно не только получить экспериментально, но и рассчитать теоретически на основании массива опубликованной информации для эпокси-аминных систем различной природы».
🧮 Авторы работы вывели эмпирические формулы, связывающие основные характеристики процессов отверждения. Пользуясь этими формулами, можно без трудоёмкого эксперимента прогнозировать оптимальные параметры (температуру и время) для двухстадийного отверждения. Эмпирические формулы были подтверждены экспериментами, в которых анализировались различные эпокси-аминные системы.
Работа опубликована в журнале📕 Reactive and Functional Polymers. V. 207, February 2025, P. 106143.
🔗 Подробнее на нашем сайте.
#ИФХЭ новости