ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА АМИННЫХ ОТВЕРДИТЕЛЕЙ 1.1. Свойства и применение Отвердители аминного типа применяются в работе с эпоксидными смолами. На молекулярном уровне они представляют собой вещества, имеющие функциональные группы амина и спирта, образующиеся в процессе отверждения. Доступны четыре класса аминовых отвердителей: · алифатические амины; · полиамиды и амидоамины; · циклоалифатические амины; · ароматические амины. Эпоксидное покрытие, отверждаемое амином применяется в связи со способностью аминных отвердителей вступать в реакцию при температуре окружающей среды. Эти эпоксидные растворы часто выбирают для любого применения, чувствительного к высоким температурам. Отвердители холодного типа: отверждение происходит при нормальной температуре или небольшом нагреве 70-80°С. К этому типу относятся различные амины (полиэтиленполиамин, триэтилентетрамин, гексаметилендиамин, метафенилендиамин). Аминные отвердители эпоксидных смол реагируют с раскрытием эпоксигруппы и образованием гидроксила, а затем образуют более сложные пространственные полимеры. Реакция с эпоксидной смолой протекает довольно активно, поэтому добавление отвердителя должно производиться незадолго до употребления смолы. Отвердители горячего типа: для протекания реакции отверждения требуется повышенная температура 100-200°С. Реакция проходит с раскрытием эпоксигруппы и образованием сначала гидроксильной группы, а затем эфирной группы, то есть происходит процесс этерификации смолы и образования трехмерного полимера. Для горячего отверждения эпоксидных смол (молекулярная масса менее 1000) применяют обычно ароматические ди- и полиамины (м-фенилендиамин, 4,4-диаминодифенилметан, продукты конденсации анилина с формальдегидом, эвтептической смеси ароматических полиаминов). Процесс проводится при температуре 100-180°С в течение 16-4 ч; массовое соотношение эпоксидная смола:амин составляет обычно 100:(15-50). Отвердитель ПЭПА (другое название: полиэтиленполиамин) — полимерный материал, первичный алифатические амин. Химическая формула (-СH2=СН2NH-)n. Отвердитель ПЭПА представляет собой жидкость различной окраски, от светло-жёлтой до темно-бурой или зеленоватой, без механических включений. Хорошо растворяется в воде и в спирте. Гигроскопичный материал, интенсивно поглощает влагу из воздуха. По степени воздействия на человеческий организм отвердитель ПЭПА относится ко второму классу опасности. ПЭПА может быть бурым, желтоватым и зеленоватым по цвету. Имеет запах аммиака. Обладает невысокой летучестью. Получают вещество из дихлорэтана и водного раствора аммиака, при этом образуется смесь различных аминов. Получение полиэтиленполиаминов происходит на стадии синтеза аминохлоргидратов. ПЭПА представляют собой смесь линейных, разветвленных этиленовых и пиперазин-содержащих этиленовых полиаминов со средним молекулярным весом ~220-250 и очень широкой полидисперсностью. Различное соотношение индивидуальных аминов приводит к непостоянству свойств ПЭПА, как отвердителя. Несмотря на большое количество недостатков ПЭПА, как отвердитель, сохранял свое значение долгое время и сейчас применяется весьма широко, прежде всего из-за дешевизны и доступности. Полиэтиленполиамины (ПЭПА) - сырье для производства активной основы ингибиторов коррозии, эпоксидных компаундов, отвердителей эпоксидных смол холодного и горячего отверждения, аминосодержащих смол, лаков и красок, присадок различного назначения, моющих и дезинфицирующих препаратов. Основное предназначение ПЭПА - отвердитель для эпоксидно-диановых смол и их производных. При использовании отвердителя ПЭПА его потребность — от 5 до 30 % от массы смолы, в зависимости от вида работ. Широко используется при изготовлении: · наливных полов; · ламинатов; · других изделий с применением эпоксидных смол. Используется также при изготовлении ювелирных изделий, предметов бижутерии. Полиэтиленполиамин имеет широкую область применения, исключая сферу изготовления посуды и других пищевых предметов. Другие сферы использования ПЭПА: · химическая промышленность (производство лаков и красок, клея); · нефтяная промышленность (создание присадок — добавок для топлива, улучшающих его свойства); · строительство (приготовление клеящих растворов с использованием отвердителя) · производство ингибиторов коррозии Диэтилентриамин (ДЭТА-DETA)–второй линейный гомологэтиленаминового ряда. Он содержит две первичных и одну вторичную аминогруппу. ДЭТА по сравнению с этилендиамином, обладает более широким диапазоном жидкой фазы: температура кипения 207°C(405°F) при давлении 760 мм рт. ст. и температура замерзания -39°C(-38°F). Водный раствор является сильным основанием, он бурно реагирует с кислотой и коррозионно-агрессивен. Реагирует бурно с окислителями, азотной кислотой и органическими нитросоединениями. Агрессивно в отношении многих металлов в присутствии воды. Диэтилентриамин представляет собой слегка вязкую, прозрачную, бесцветную, гигроскопичную жидкость с аминным запахом. Смешивается с водой, этанолом, ацетоном, бензолом, диэтиловым эфиром, не смешивается с гексаном. Для него характерны все химические свойства аминов, содержащих первичные и вторичные аминогруппы. Энергично взаимодействует с ангидридами, кислотами, хлорированными углеводородами, корродирует медь и ее сплавы, легко поглощает углекислый газ из воздуха. Плотность: 0,96 г/см³. Температура плавления: -39° С, температура кипения: 206,7° С. В промышленности диэтилентриамин получают как побочный продукт вместе с другими полиэтиленполиаминами при производстве этилендиамина из дихлорэтана и водного раствора аммиака или при производстве этилендиамина и пиперазина из моноэтаноламина и аммиака в присутствии Н2 и никеля Ренея либо различных комбинаций Ni с Mg, Co, Сu, Сr или другими переходными металлами. Диэтилентриамин применяется как исходное вещество в синтезах эпоксидных, полиамидных смол и др. Так же диэтилентриамин находит свое применение в качестве растворителя для красителей и представляет собой исходный материал для получения ионообменных веществ, ПАВ, ускорителей вулканизации, пестицидов, антиоксидантов, средств для защиты от коррозии, флотореагентов и флокулянтов, хелатирующих агентов, комплексообразующих добавок, вспомогательных средств текстильной промышленности и абсорбентов для (кислых) газов, добавок, улучшающих прочность бумаги в мокром состоянии и др. Отрасли использования: • Клеи • Литье и механическая обработка • Гражданское строительство • Композиты • Защитные покрытия, в том числе для морских сооружений • Герметизация и капсулирование Триэтилентетрамин (сокращенно ТЭТА) — это органическое химическое соединение из группы алифатических аминов. Триэтилентетрамин получают нагреванием этилендиамина или взаимодействием раствора аммиака с 1,2-дихлорэтаном. Температура плавления технического продукта ниже (до −35 ° C), чем у чистого вещества. ТЭТА представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, которая по технической чистоте имеет преимущественно желтый цвет из-за загрязнения, вызванного окислением на воздухе. Технический ТЭТА содержит до 40% побочных продуктов в виде разветвленного изомера трис (2-аминоэтил) амина или других органических соединений, таких как N , N' -бис (2-аминоэтил) пиперазин , N - [1- (2 -пиперазин-1-илэтил)] этан-1,2-диамин или диэтилентриамин . Триэтилентетрамин используется в производстве смачивателей, эмульгаторов, вспомогательных веществ для текстиля, акрилатного каучука, аминовых и амидных смол и добавок для смазочных материалов и топлива (полибутенилсукцинимидов). Он широко используется в качестве отвердителя для систем из двухкомпонентных эпоксидных смол для пропитки и покрытия полов, а также для производства строительных растворов и выравнивающих составов. Он также используется в качестве хелатирующего агента в сложной химии (сокращение от IUPAC trien), например, он образует темно-синий комплекс, который легко растворяется в воде с ионами двухвалентной меди. Это может быть использовано для комплексирования меди при болезни Вильсона. В медицине триэтилентетрамин (международное непатентованное название Trientin) одобрен в качестве лекарственного средства для лечения болезни Вильсона (болезнь накопления меди). Используют комплексообразующие с медью свойства триэтилентетрамина. Кроме того, ТЭТА проявляет антиангиогенные и ингибирующие теломеразу эффекты, поэтому он рассматривается как многообещающий потенциальный химиотерапевтический агент при раке. Триентинди гидрохлорид или тетрагидрохлорид, кристаллические вещества, легко растворимые в воде, используются в фармацевтических препаратах. Их принимают внутрь. Наиболее часто наблюдаемый побочный эффект - тошнота. Во время лечения могут возникнуть железодефицитная анемия и колит. В своем составе ТЭТА имеет меньшее число третичных аминогрупп по сравнению с полиэтиленполиамином (ПЭПА), из-за чего его отверждающая способность при нормальной температуре ниже. Поэтому при использовании отвердителя эпоксидных смол ТЭТА очень важно точно соблюдать технологию приготовления. Но при этом полученное изделие будет обладать большей механической прочностью, химической чистотой и прозрачностью, чем при использовании ПЭПА. 1.2. Стандарты и технические характеристики Таблица 1.1 Основные свойства и технические характеристики диэтилентриамина | Показатели | Значения | | массовая доля общего азота (N), %, не более | 40.7 | | молекулярная масса, а.е.м. | 103.17 | | плотность вещества от, г/см³ | 0.952 | | температура плавления, °C | -39 | | массовая доля основного вещества, % | 98.5 | | вода, массовая доля воды/влаги (%) | 0.5 | | поверхностное натяжение при 20°C, дин/см | 41.8 | | показатель преломления при 20°C | 1.483 | | аминное число, мг KOH/г вещества | 1626 | | давление пара при 20°C, мм рт.ст. | 0.08 | | удельная теплоемкость при 20°C, кал/г°C | 0.65 | | растворимость в воде | растворим в воде (растворяется в воде) | | растворимость в этаноле (ethanol) | растворим в этаноле (растворяется в этаноле) | | растворимость в ацетоне (acetone) | растворим в ацетоне (растворяется в ацетоне) | | растворимость в эфире (ether) | растворим в эфире (растворяется в эфире) | | растворимость в бензоле (benzene) | растворим в бензоле (растворяется в бензоле) | | растворимость в гексане (hexane) | нерастворим в гексане (не растворяется в гексане) | | тип отвердителя, ускорителя отверждения | отвердители на основе алифатических (этиленовых) аминов | | температура кипения, °C | 206 | | водопоглощение в течение 24 ч, % от массы, не более | 0,052 | | рекомендуемое количество отвердителя на 100 г смолы | 11-12 | | разрушающее напряжение при растяжении (прочность на растяжение), МПа, не менее | 67 | | разрушающее напряжение при изгибе (прочность на изгиб), МПа | 115 | | относительное удлинение при разрыве, % | 4,5 | | ударная вязкость, кгс-см/см2 | 21 | | теплостойкость по Вика, °С | 100 | | температура тепловой деформации, °С | 105-120 | | разрушающее напряжение при сжатии, МПа | 108 | | цвет | прозрачный, бесцветный | | температура вспышки | 90 | | категория веществ | отвердители, ускорители отверждения | | цветность единиц Хазена (цветность по Хазену), не более | 30 | Источник: по данным открытых источников информации Таблица 1.2 Основные свойства и технические характеристики триэтилентетрамина | Показатели | Значения | | Внешний вид | Прозрачная жидкость слегка желтоватого цвета | | Анализ (тетрамины) | мин. 95% | | Легкие фракции | макс. 3% | | Тяжелые фракции | макс. 3% | | Вода | макс. 0,5% | | Цвет | Макс.50 Hazen | | Интервал кипения | ≈270-3000C | | Точка кипения | ≈2800C | | Плотность | ≈0,98 | | Вязкость | 30 мПа.с при 200С | | Точка вспышки | 1290С | | Давление пара | 1,3 Па при 200С | | Индекс отражения nD20 | 1,497 | | Вода | Смешивается, гигроскопичен | | Этанол | Смешивается | | Ацетон | Смешивается | | Эфир | Смешивается | | Бензол | Смешивается | | Гексан | Не смешивается | | Молярная масса | 146,24 г моль-1 | | Температура плавления | 12 ° C | Источник: по данным открытых источников информации |
