Kompozycje epoksydowe sieciowane kompleksami imidazoli z kationem Cu(II)

Podobne dokumenty
Analiza porównawcza wytrzyma³oœci po³¹czeñ klejowych wykonanych z zastosowaniem ró nych rodzajów klejów

12. Wyznaczenie relacji diagnostycznej oceny stanu wytrzymało ci badanych materiałów kompozytowych

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

Seria 240 i 250 Zawory regulacyjne z si³ownikami pneumatycznymi z zespo³em gniazdo/grzyb AC-1 lub AC-2

Stopy żelaza. Stale Staliwa Żeliwa

3.2 Warunki meteorologiczne

Spis treœci. 1. Ogólna charakterystyka produktu Warianty zastosowania Uszczelnianie p³yt. 3. Dostêpne formaty p³yt...

RZECZPOSPOLITA POLSKA. Prezydent Miasta na Prawach Powiatu Zarząd Powiatu. wszystkie

e-kadry.com.pl Ewa Drzewiecka Telepraca InfoBiznes

Uchwała Nr 474/2015 Zarządu Województwa Wielkopolskiego z dnia 30 kwietnia 2015 r.

Bogus³aw KRÓLIKOWSKI. Instytut In ynierii Materia³ów Polimerowych i Barwników Toruñ, ul. M. Sk³odowskiej-Curie 55

Wp³yw silseskwioksanów na palnoœæ i w³aœciwoœci mechaniczne kompozytów epoksydowych

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

KOMPAKTOWE REKUPERATORY CIEP A

11.1. Zale no ć pr dko ci propagacji fali ultrad wi kowej od czasu starzenia

Dynamika wzrostu cen nośników energetycznych

dr hab. inż. Anna Rudawska, prof. PL, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska ul. Nadbystrzycka 36, Lublin

REGULAMIN WYNAGRADZANIA

Technologie kodowania i oznaczania opakowań leków w gotowych. Koło o ISPE AMG 2007

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

S³awomir Wysocki* MODYFIKACJE BENTONITU NIESPE NIAJ CEGO NORM OCMA ZA POMOC POLIMERU PT-25 DO P UCZEK TYPU HDD**

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

ZAGADNIENIA PODATKOWE W BRANŻY ENERGETYCZNEJ - VAT

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Nowoczesne technologie - Program doskonalenia zawodowego nauczycieli zawodu w przedsiębiorstwach Klastra Obróbki Metali

I. Minimalne wymagania. Tool Form s.c. Jacek Sajan, Piotr Adamiak. ul. Pafalu 11, Świdnica, NIP:

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

Zagro enia fizyczne. Zagro enia termiczne. wysoka temperatura ogieñ zimno

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

Krótka informacja o instytucjonalnej obs³udze rynku pracy

POSTĘP TECHNOLOGICZNY A STRUKTURA CZASU PRACY, KOSZTY I EFEKTYWNOŚĆ NAKŁADÓW W TRANSPORCIE WARZYW

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH DLA MECHANIKÓW

BLUESIL RTV 3130, 3131 Karta techniczna październik 2010 SYSTEM POLIADDYCYJNY TAMPONY DRUKARSKIE - TWARDOŚĆ 30 SHORE A

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

REGULAMIN WYNAGRADZANIA PRACOWNIKÓW SAMORZĄDOWYCH

EGZAMIN POTWIERDZAJ CY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2014 CZ PRAKTYCZNA

Ogólne Warunki Ubezpieczenia PTU ASSISTANCE I.

SPIS TREŒCI. Pismo w sprawie korzystania z pomocy finansowej ze œrodków funduszu restrukturyzacji banków spó³dzielczych.

Rodzaje i metody kalkulacji

Spektroskopia UV-VIS zagadnienia

WK Rozdzielacz suwakowy sterowany elektrycznie typ WE6. NG 6 31,5 MPa 60 dm 3 /min OPIS DZIA ANIA: r.

Uchwała Nr.. /.../.. Rady Miasta Nowego Sącza z dnia.. listopada 2011 roku

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z OTWOREM OKRĄGŁYM TYPU ASR PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE NA SZYNÊ SERII ASK PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z UZWOJENIEM PIERWOTNYM TYPU WSK

Polska-Warszawa: Usługi skanowania 2016/S

Powszechność nauczania języków obcych w roku szkolnym

Satysfakcja pracowników 2006

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Procedura weryfikacji badania czasu przebiegu 1 paczek pocztowych

Przykłady oszczędności energii w aplikacjach napędowych

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE DO KANA ÓW OKR G YCH, STEROWANE SYGNA EM 0-10 V - TYP ENO...X

Pieczęć LGD KARTA OCENY OPERACJI WG LOKALNYCH KRYTERIÓW LGD

Wp³yw celulozy na w³aœciwoœci mechaniczne i termomechaniczne wulkanizatów wytworzonych z mieszanek kauczuku naturalnego z jej udzia³em

Polacy o źródłach energii odnawialnej

Szczegółowy opis zamówienia

Prezydent Miasta Gliwice

WYROK. Zespołu Arbitrów z dnia 22 czerwca 2005 r. Arbitrzy: Krzysztof Błachut. Elżbieta Zasadzińska. Protokolant Katarzyna Kawulska

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

Akcesoria: OT10070 By-pass ró nicy ciœnieñ do rozdzielaczy modu³owych OT Izolacja do rozdzielaczy modu³owych do 8 obwodów OT Izolacja do r

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

PLAN POŁĄCZENIA SPÓŁEK

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH, uwzględniając Traktat ustanawiający Wspólnotę Europejską, ROZDZIAŁ 1

Liczba stron: 3. Prosimy o niezwłoczne potwierdzenie faktu otrzymania niniejszego pisma.

ROZPORZ DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 11 sierpnia 2000 r. w sprawie przeprowadzania kontroli przez przedsiêbiorstwa energetyczne.

Nasze produkty. Obrotniki rolkowe rur, walczaków oraz arkuszy blachy. Urz¹dzenie do spawania rur, walczaków oraz arkuszy blachy.

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Podstawy prawne dotyczące uzgadniania wynagrodzeń na Uczelniach

Uchwała Nr XV/83/15 Rady Gminy w Jeżowem z dnia r. w sprawie ustanowienia jednorazowej zapomogi z tytułu urodzenia dziecka.

SWG 150. Kratki t³umi¹ce. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Temat: Rodzaje połączeń mechanicznych

Stowarzyszenie Lokalna Grupa Działania EUROGALICJA Regulamin Rady

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

ŒLIZGOWY TERMOUTWARDZALNY KOMPOZYT METALO YWICZNY NA ELEMENTY O YSK POPRZECZNYCH

UCHWAŁA NR XXXVII/236/2013 RADY GMINY RADZIEJOWICE. z dnia 23 maja 2013 r.

Zarządzenie Nr 35/2008 BURMISTRZA ZBĄSZYNIA z dnia 25 marca 2008 r.

UCHWAŁA NR XX/138/16 RADY MIEJSKIEJ W JANOWIE LUBELSKIM. z dnia 12 kwietnia 2016 r.

Katowice, dnia 29 wrzeœnia 2006 r. Nr 15 ZARZ DZENIE PREZESA WY SZEGO URZÊDU GÓRNICZEGO

INSTRUKCJA SERWISOWA. Wprowadzenie nowego filtra paliwa PN w silnikach ROTAX typ 912 is oraz 912 is Sport OPCJONALNY

ZAŁĄCZNIK NR 1 ANEKS NR. DO UMOWY NAJMU NIERUCHOMOŚCI NR../ ZAWARTEJ W DNIU.. ROKU

DYREKTYWA DELEGOWANA KOMISJI / /UE. z dnia r.

Niniejszy dokument obejmuje: 1. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata, 2. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata oraz o rachunek

Regulamin Obrad Walnego Zebrania Członków Stowarzyszenia Lokalna Grupa Działania Ziemia Bielska

Automatyzacja pakowania

Drukarki 3D firmy Z Corporation Z Corporation

Dziennik Ustaw Nr Poz POPRAWKI. przyj te w Londynie dnia 16 paêdziernika 1985 r.

Zawór przelewowy sterowany bezpoœrednio typ DBD

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

UCHWAŁA NR IV/27/15 RADY GMINY SANTOK. z dnia 29 stycznia 2015 r.

WYPRAWKA SZKOLNA 2015

Uchwała nr V/25/2015 Rady Miejskiej w Szczytnie z dnia 26 lutego 2015 r.

Pomiar mocy pobieranej przez napędy pamięci zewnętrznych komputera. Piotr Jacoń K-2 I PRACOWNIA FIZYCZNA

OZNACZANIE WAPNIA I MAGNEZU W PRÓBCE WINA METODĄ ATOMOWEJ SPEKTROMETRII ABSORPCYJNEJ Z ATOMIZACJA W PŁOMIENIU

tworzywo polimerowe/metal

BUDŻETY JEDNOSTEK SAMORZĄDU TERYTORIALNEGO W WOJEWÓDZTWIE PODKARPACKIM W 2014 R.

Transkrypt:

526 POLIMERY 2008, 53, nr 7 8 RYSZARD PILAWKA 1), TADEUSZ SPYCHAJ 1), ANIELA LEISTNER 2) Kompozycje epoksydowe sieciowane kompleksami imidazoli z kationem Cu(II) Streszczenie Sporz¹dzono kompozycje ywicy epoksydowej Epidian 6 sieciowane mi utajonymi kompleksami imidazoli [2-metyloimidazolu (2M) lub 2-etylo-4-metyloimidazolu (2E4M)] z kationami Cu(II) albo, w celach porównawczych, z kationem Mg(II) b¹dÿ te nieskompleksowanymi imidazolami 2M albo 2E4M. Badano czas ycia kompozycji i parametry cieplne charakteryzuj¹ce ich proces sieciowania, mianowicie entalpiê i temperaturê maksimum efektu cieplnego. U ycie sieciuj¹cych kompleksów imidazoli z kationem Cu(II) podwy sza wspomnian¹ temperaturê o 35 49 o C i powoduje nawet 30-krotne przed³u enie czasu ycia kompozycji w temperaturze pokojowej. Okreœlono te statyczne w³aœciwoœci mechaniczne przy rozci¹ganiu i zginaniu odlewów z opisywanych kompozycji stwierdzaj¹c pewne pogorszenie tych cech w przypadku utwardzania kompleksami. Oceniano te wytrzyma³oœæ na œcinanie spoin klejowych na podstawie wytworzonych kompozycji. W temperaturze pokojowej nie zale y ona od rodzaju, natomiast w temp. 120 o C utajone utwardzacze kompleksowe pozwalaj¹ na uzyskanie znacznie wiêkszej wytrzyma³oœci na œcinanie (w szczególnoœci w przypadku 2M) ni nieskomplikowane imidazole. S³owa kluczowe: ywica epoksydowa, utwardzacz utajony, kompleks imidazolu z kationem Cu(II), czas ycia kompozycji, statyczne w³aœciwoœci mechaniczne, spoiny klejowe, wytrzyma³oœæ na œcinanie. EPOXY COMPOSITIONS AND MATERIALS CURED WITH COMPLEXES OF IMIDAZOLES AND Cu(II) CATIONS Summary The compositions of Epidian 6 epoxy resin cured with latent hardeners: complexes of imidazoles [2-methylimidazole (2M) or 2-ethyl-4-methylimidazole (2E4M)] with Cu(II) cations, or for comparison with Mg(II) cation and non-complexed 2M or 2E4M imidazoles (Table 1), were prepared. Pot lifetime and thermal parameters characterizing curing process, namely enthalpy and temperature of maximum heat effect (Table 1 and 2, Fig. 1) were investigated. The use of complexes of imidazoles with Cu(II) cation shifts this temperature upward 35 49 o C and extends pot lifetime of the composition at ambient temperature even 30 times. Static mechanical properties at tension and bending of casts made of the compositions discussed were determined (Table 3 and 4). Shear strength of adhesive joints based on the compositions has been evaluated. Shear strength at room temperature does not depend on curing agent type. However, at temp. 120 o C complexes of latent hardeners let reach much better shear strength than that caused by non-complexed imidazoles, especially 2M (Table 5). Key words: epoxy resin, latent hardener, complex of imidazole with Cu(II), pot lifetime of a composition, static mechanical properties, adhesive joints, shear strength. Materia³y epoksydowe powszechnie dostêpne na rynku handlowym stanowi¹ najczêœciej uk³ady tzw. dwusk³adnikowe obejmuj¹ce odrêbnie ywicê i utwardzacz. Przed zastosowaniem takich kompozycji jest konieczne wymieszanie jej sk³adników. Operacja mieszania, zw³aszcza wykonywana w polowych warunkach, mo e stwarzaæ okreœlone trudnoœci. Wyeliminowanie tego typu problemów umo liwiaj¹ kompozycje jednosk³adnikowe, wykorzystuj¹ce utajone œrodki sieciuj¹ce [1]. Badania nad utajonymi mi oraz jednosk³adnikowymi kompozycjami epoksydowymi z ich udzia³em prowadzi siê od ponad 30 lat [1, 2], w tym 1) Politechnika Szczeciñska, Instytut Polimerów, ul. Pu³askiego 10, 70-322 Szczecin, e-mail: Tadeusz.Spychaj@ps.pl 2) Polymerics GmbH, Landsberger Alle 378, D-12681 Berlin, Niemcy. tak e stanowi¹ce przedmiot naszej obecnej publikacji prace w dziedzinie pochodnych imidazoli z kationami metali [2 10]. Barton i wspó³pr. [7] okreœlili, e wartoœæ temperatury maksymalnego efektu cieplnego reakcji sieciowania kompozycji epoksydowych z kompleksem imidazol/cu(ii) s¹ o 20 50 o C wy sze ni uk³adów ywica epoksydowa/nieskompleksowany imidazol; stwierdzili równie, e znany efekt obni ania tej temperatury w trakcie przechowywania kompozycji epoksydowych z nieskompleksowanym imidazolem jest mniej wyraÿny w przypadku krótkiego (<100 h) czasu magazynowania. Wykorzystuj¹c techniki 1 H NMR, EPR oraz DSC badano termiczny rozk³ad kompleksu imidazol/cu(ii) stwierdzaj¹c, e nastêpuje on w temp. 120 130 o C [7].

POLIMERY 2008, 53, nr 7 8 527 Inne utwardzacze utajone ywic epoksydowych, bêd¹ce równie przedmiotem zainteresowania zespo³u Instytutu Polimerów Politechniki Szczeciñskiej, stanowi¹ kompleksowe zwi¹zki imidazoli z BF 3 (ciecze jonowe) [10] oraz produkty degradacji poli(tereftalanu etylenu) (PET) alkanoloaminami [11 13]. W literaturze brak danych na temat wp³ywu zawartoœci imidazolu w kompleksie z kationem metalu na w³aœciwoœci cieplne oraz mechaniczne, w szczególnoœci zaœ na wytrzyma³oœæ na œcinanie klejów epoksydowych utwardzanych t¹ klas¹ utwardzaczy. Tym w³aœnie zagadnieniom jest poœwiêcony niniejszy artyku³; przedstawiamy w nim wyniki prac dotycz¹cych otrzymywania kompleksów imidazoli (2-metyloimidazolu oraz 2-etylo- 4-metyloimidazolu) z kationami Cu(II) oraz ich przydatnoœci technologicznej w charakterze utajonych œrodków sieciuj¹cych ywice epoksydowe. Materia³y CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA ywica Epidian 6 produkt ZCh Organika-Sarzyna SA w Nowej Sarzynie, liczba epoksydowa 0,52 mola/100 g, lepkoœæ ok. 13 Pa s w temp. 25 o C. Imidazole: 2-metyloimidazol (2M) i 2-etylo-4-metyloimidazol (2E4M) o czystoœci 98 % (Sigma-Aldrich). Siarczan(VI) miedzi(ii) (CuSO 4 5H 2 O) oraz siarczan(vi) magnezu(ii) (MgSO 4 7H 2 O). Synteza kompleksów imidazoli z kationami metalu Wed³ug zmodyfikowanej receptury opisanej w [4, 5] wytworzono siedem kompleksów z udzia³em dwóch wymienionych imidazoli i kationów Cu(II) b¹dÿ w celach porównawczych kationów Mg(II). Reakcje prowadzono w trzech rozpuszczalnikach: wodzie, metanolu lub etanolu. Odpowiednie iloœci siarczanu danego metalu rozpuszczano w okreœlonym rozpuszczalniku (por. tabela 1) a nastêpnie dodawano imidazol 2E4M lub 2M. Po up³ywie 24 h roztwór dekantowano, uzyskany osad kompleksu przep³ukiwano 3-krotnie acetonem i suszono. Otrzymywanie kompozycji epoksydowych W kompozycjach sieciowanych za pomoc¹ uzyskanych kompleksów na 100 cz. mas. ywicy epoksydowej wprowadzano, mieszaj¹c mechanicznie, 10 cz. mas. kompleksu. W stosowanych natomiast do celów porównawczych kompozycjach sieciowanych nieskompleksowanymi imidazolami na 100 cz. mas. ywicy u ywano zgodnie z przyjêt¹ praktyk¹ 1 cz. mas. ; stwierdzono przy tym, e zwiêkszanie tej iloœci nie wp³ywa ju na dalsze uzyskiwane efekty. W kompozycjach do odlewów poddawanych badaniom w³aœciwoœci mechanicznych w celu zminimalizowania tendencji do sedymentacji, w ciek³ej kompozycji ywicznej, drobnoziarnistego proszku œrodka sieciuj¹cego stosowano dodatkowo nape³niacz krzemionkê Aerosil R202 (prod. Degussa, œrednica ziarna 40 nm) w iloœci 2 % mas. wzglêdem ywicy. Metodyka badañ Termograwimetryczne oznaczania zawartoœci imidazoli w kompleksach (na podstawie ubytku masy), wykonywano z zastosowaniem urz¹dzenia Hi-Res TGA- -2950 firmy TA Instruments (szybkoœæ ogrzewania 10 o C/min). Czas ycia sporz¹dzonych kompozycji epoksydowych okreœlano na podstawie oceny za pomoc¹ reometru zmiany ich lepkoœci w funkcji czasu przechowywania; za granicê przydatnoœci do przetwórstwa przyjêto wartoœæ 1000 Pa s. Przebieg procesu sieciowania badano metod¹ DSC przy u yciu aparatu DSC-2950 firmy TA Instruments (szybkoœæ ogrzewania 10 o C/min). Wytrzyma³oœæ na zginanie okreœlano wg EN-ISO 527 (szybkoœæ zginania 1 mm/min) wykorzystuj¹c maszynê wytrzyma³oœciow¹ Instron 4206. Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie wg EN-ISO 927 scharakteryzowano przy u yciu maszyny wytrzyma³oœciowej Zwick typ Z010N. Aby oceniæ wytrzyma³oœæ na œcinanie w temperaturze pokojowej i w temp. 120 o C spoin klejowych na podstawie omawianych kompozycji przeprowadzono badania zgodnie z norm¹ PN-ISO 4587 stosuj¹c maszynê wytrzyma³oœciow¹ Zwick typ Z010N (prêdkoœæ œcinania 5 mm/min). Kleje (kompozycje ywica epoksydowa + utwardzacz) nanoszono w tym celu miêdzy p³ytki aluminiowe i obci¹ ano si³¹ 173 N. Pod³o e sklejane na zak³adkê stanowi³y p³ytki z duraluminium PA6; ich powierzchnie przygotowywano wed³ug PN-69/C-89300. Wszystkie odlewy i kleje epoksydowe utwardzano przed badaniem w temp. 140 o C przez 4 h. WYNIKI BADAÑ I ICH OMÓWIENIE Reaktywnoœæ utwardzaczy W celu oceny reaktywnoœci kompozycji kompleks imidazolu/ ywica epoksydowa, okreœlano ich czas ycia na podstawie zmian lepkoœci w toku przechowywania. e otrzymanych kompleksów imidazoli z kationami Cu(II) lub Mg(II), teoretyczne i oznaczone doœwiadczalnie stosunki molowe imidazol/kation metalu oraz udzia³y masowe imidazolu w kompozycjach z ywic¹ a tak e czas ycia tych kompozycji zestawiono w tabeli 1. Jak widaæ, rzeczywiste zawartoœci imidazolu w kompleksach z kationem Cu(II) s¹ na ogó³ mniejsze od teoretycznych, a tylko w przypadku próbek 4 i 7 stwierdzono

528 POLIMERY 2008, 53, nr 7 8 T a b e l a 1. Charakterystyka badanych utwardzaczy oraz czasy ycia kompozycji epoksydowych z ich udzia³em T a b l e 1. Characteristics and symbols of hardeners tested and pot lifetimes of epoxy compostions prepared with them Nr próbki *) Stosunek molowy imidazol:kation metalu teoretyczny oznaczony **) Rozpuszczalnik Udzia³ imidazolu w kompleksie z metalem, % mas. Czas ycia kompozycji epoksydowej, doby 1. Cu[2E4M]2SO4 2:1 0,9:1 woda 58,1 89 2. Cu[2E4M]4SO4 4:1 3,2:1 woda 83,2 47 3. Cu[2M]2SO4 2:1 1,1:1 woda 59,7 89 4. Cu[2M]4SO4 4:1 4,2:1 woda 84,4 89 5. ecu[2e4m]4so4 4:1 3,9:1 etanol 85,8 25 6. mcu[2e4m]4so4 4:1 3,3:1 metanol 83,6 25 7. Mg[2E4M]4SO4 4:1 4,5:1 woda 94,8 7 8. 2M 3 9. 2E4M 3 ) Litery e oraz m w symbolach próbek 5 i 6 oznaczaj¹ u yty rozpuszczalnik, odpowiednio, etanol lub metanol. ) Okreœlony termograwimetrycznie. udzia³ molowy imidazolu wiêkszy od teoretycznego. Ró nice miêdzy wartoœciami oznaczanymi a teoretycznymi nale y przypisaæ ograniczonej dok³adnoœci oznaczañ termograwimetrycznych. T a b e l a 2. Entalpia i temperatura maksimum efektu cieplnego procesu sieciowania kompozycji epoksydowych z mi imidazolowymi T a b l e 2. Values of enthalpy and temperature of maximum heat effect of the processes of epoxy compositions curing with imidazole hardeners Nr próbki Entalpia procesu sieciowania, J/g Temperatura maksimum efektu cieplnego, o C 1. Cu[2E4M]2SO4 59,67 168 2. Cu[2E4M]2SO4 189,80 154 3. Cu[2M]2SO4 78,35 176 4. Cu[2M]4SO4 96,37 163 5. ecu[2e4m]4so4 367,80 162 6. mcu[2e4m]4so4 177,20 160 7. Mg[2E4M]4SO4 77,46 161 8. 2M 188,60 127 9. 2E4M 124,50 133 strumieñ ciep³a, W/g 2,5 2,0 1,5 1,0 153,96 C 133,40 C 0,5 1 167,85 C 0,0 3-0,5 0 50 100 150 200 250 T, C Rys. 1. Przebiegi termogramów kompozycji: 1 E6/2E4M (próbka nr 9 wg tabeli 1), 2 E6/Cu(2E4M) 4 (próbka nr 2 wg tabeli 1) 3 E6/Cu(2E4M) 2 (próbka nr 1 wg tabeli 1) Fig. 1. Courses of thermograms of the compositions: 1 E6/2E4M (sample No. 9 at Table 1), 2 E6/Cu(2E4M) 4 (sample No.2 at Table 1), 3 E6/Cu(2E4M) 2 (sample No.1 at Table 1) W tabeli 2 zestawiono okreœlone metod¹ DSC wartoœci entalpii procesu sieciowania oraz temperaturê, w której obserwuje siê maksymalny efekt energetyczny towarzysz¹cy temu procesowi. Entalpia procesu sieciowania mieœci siê w przedziale 60 368 J/g. Stosunkowo niedu ymi wartoœciami tego parametru w po³¹czeniu z najd³u szymi czasami ycia odznaczaj¹ siê kompozycje zawieraj¹ce kompleks imidazolu 2M z kationem Cu(II) (próbki 3 i 4, tabele 1 i 2) oraz uk³ad z udzia³em Cu[2E4M] 2 SO 4 (próbka 1). Termogramy kompozycji ywicy epoksydowej z 2E4M b¹dÿ z wodnymi kompleksami tego imidazolu z kationami Cu(II) przedstawia rys. 1. Z ich przebiegu oraz z danych w tabeli 2 wynika, e temperatura maksimum efektu cieplnego kompozycji sieciowanych kompleksami przesuwa siê w stronê wiêkszych wartoœci w stosunku do odpowiedniej temperatury dotycz¹cej uk³adów epoksydowych sieciowanych nieskompleksowanymi imidazolami, mianowicie w przypadku kompozycji sieciowanych kompleksami 2E4M/Cu(II) od 133 o C do 168 o C a w przypadku uk³adów 2M/Cu(II) od 127 o C do 176 o C. Wyniki te s¹ zgodne z doniesieniami Bartona i wspó³pr. [7]. Wartoœci zestawione w tabelach 1 i 2 wskazuj¹ na korelacje miêdzy przed³u onym czasem ycia, entalpi¹ ( H) sieciowania kompozycji epoksydowej i temperatur¹ maksimum efektu cieplnego a zdolnoœci¹ do tworzenia kompleksów przez kation Cu(II) (du a, z tendencj¹ do tworzenia z imidazolami wiêzi o charakterze kowalencyjnym) b¹dÿ uk³adów jonowych w przypadku kationu Mg(II). W zwi¹zkach o charakterze jonowym imidazol jest stosunkowo ³atwo dostêpny dla ywicy 2

POLIMERY 2008, 53, nr 7 8 529 epoksydowej czas ycia kompozycji Epidian 6/ Mg[2E4M] 4 wynosi tylko 7 dób, w zwi¹zku kompleksowym zaœ dostêpnoœæ imidazolu jest zdecydowanie mniejsza czas ycia kompozycji epoksydowych z kompleksami Cu(II) siêga 3 miesiêcy. Porównanie wyników doœwiadczalnych pozwala te na stwierdzenie, e oddzia³ywanie kompleksuj¹ce kationu Cu(II) z imidazolem 2M jest silniejsze ni z imidazolem 2E4M. W³aœciwoœci mechaniczne odlewów z utwardzanych kompozycji epoksydowych Tabele 3 i 4 zawieraj¹, odpowiednio, wyniki prób statycznego rozci¹gania i zginania próbek omawianych utwardzonych kompozycji epoksydowych. T a b e l a 3. Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie (σm) oraz modu³ Younga (Et) odlewów z kompozycji epoksydowych utwardzanych kompleksami imidazoli z Cu(II) b¹dÿ nieskompleksowanymi imidazolami T a b l e 3. Tensile strength (σm) and Young s modulus (Et) of epoxy castings made of epoxy compositions cured with complexes of imidazoles with Cu(II) or non-complexed imidazoles Lp. *) σ M,MPa E t,mpa 1. Cu[2E4M]4SO4 26,2 ± 6,1 1420 ± 38 2. Cu(2M)4SO4 25,1 ± 3,9 1462 ± 72 3. 2E4M 42,6 ± 5,6 1912 ± 14 4. 2M 41,6 ± 1,6 1801 ± 51 ) W przypadku u ycia Mg(2E4M)4 nie uzyskano kszta³tek odpowiedniej jakoœci do badañ wytrzyma³oœci na rozci¹ganie. T a b e l a 4. Wytrzyma³oœæ na zginanie (σfm), modu³ sprê ystoœci (Ef) oraz strza³ka ugiêcia (s) odlewów kompozycji epoksydowych utwardzanych kompleksami imidazoli z kationami Cu(II) lub Mg(II) b¹dÿ nieskompleksowanymi imidazolami T a b l e 4. Bending strength (σfm), modulus of elasticity (Ef) and deflection (S) of epoxy castings made of epoxy compositions cured with complexes of imidazoles with Cu(II) or Mg(II), or non-complexed imidazoles Lp. σ fm,mpa E f,mpa s, mm 1. Cu[2E4M]4SO4 44,5 ± 2,2 2810 ± 79 2,16 ± 0,12 2. Cu(2M)4SO4 53,9 ± 5,9 2980 ± 210 2,55 ± 0,46 3. Mg(2E4M)4SO4 49,7 ± 10,7 2720 ± 83 2,54 ± 0,59 4. 2E4M 85,0 ± 5,6 3900 ± 92 3,00 ± 0,19 5. 2M 84,8 ± 14,9 3150 ± 115 4,03 ± 1,05 Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie (σ M, tabela 3) materia- ³ów epoksydowych sieciowanych imidazolowymi kompleksami Cu(II) (25 26 MPa) stanowi ok. 60 % wartoœci σ M odnosz¹cej siê do utwardzanych kompozycji sieciowanych nieskompleksowanymi imidazolami (ok. 42 MPa). Podobnie, modu³ Younga (E t ) próbek zawieraj¹cych kompleksy imidazolu (1420 1460 MPa) jest o ok. 30 % mniejszy ni E t próbek utwardzanych niemodyfikowanymi imidazolami (1800 1900 MPa). Wytrzyma³oœæ na zginanie (σ fm, tabela 4) próbek sieciowanych kompleksami imidazoli z kationami metali (45 54 MPa) wynosi 53 63 % σ fm odnosz¹cej siê do kompozycji utwardzonych czystymi imidazolami (85 MPa). Wartoœci modu³u sprê ystoœci przy zginaniu (E f ) kompozytów epoksydowych ze skompleksowanymi imidazolami s¹ nieco mniejsze od wartoœci E f ywicy sieciowanej 2M (3150 MPa). Zdecydowanie korzystnie wyró nia siê jedynie wartoœæ E f = 3900 MPa próbki z nieskompleksowanym imidazolem 2E4M. Kompleksowanie imidazoli kationami metali na ogó³ nie powoduje wiêc istotnego pogorszenia elastycznoœci opisywanych utwardzonych kompozycji epoksydowych. Wytrzyma³oœæ na œcinanie spoin klejowych z utwardzanych kompozycji epoksydowych Zestawione w tabeli 5 wartoœci wytrzyma³oœci na œcinanie spoin klejowych sieciowanych kompleksami imidazolu z kationami metali b¹dÿ niemodyfikowanymi imidazolami oznaczone w temperaturze pokojowej ró - ni¹ siê w niewielkim stopniu, natomiast w temp. 120 o C korzystne, wiêksze wartoœci ocenianego parametru charakteryzuj¹ kleje utwardzane skompleksowanymi imidazolami. Kompozycje utwardzane kompleksami imidazoli niezale nie od temperatury pomiaru zachowuj¹ siê podobnie, podczas gdy utwardzanie niemodyfikowanymi imidazolami powoduje znaczne pogorszenie wytrzyma³oœci na œcinanie spoin klejowych w temp. 120 o C; w szczególnoœci dotyczy to sieciowania z zastosowaniem 2M. Takie trudne do wyjaœnienia zjawisko mo e byæ efektem specyficznego dzia³ania katalitycznego w wysokiej temperaturze nieskompleksowanych imidazoli na otaczaj¹c¹ je matrycê polimerow¹. W wyniku tego nastêpuje znaczne os³abienie wiêzi adhezyjnej na granicy faz spoina epoksydowa/pod³o e aluminiowe. T a b e l a 5. Wytrzyma³oœæ na œcinanie klejów epoksydowych utwardzanych kompleksami imidazoli b¹dÿ niemodyfikowanymi imidazolami w temperaturze pokojowej i w temp. 120 o C T a b l e 5. Shear strength of epoxy adhesives hardened with complexes of imidazoles or non-complexed imidazoles at room temperature and at 120 o C Lp. Wytrzyma³oœæ na œcinanie, MPa temp. pokojowa temp. 120 o C 1. Cu[2E4M]42SO4 12,6 ± 0,29 13,4 ± 1,33 2. Cu(2M)4SO4 10,0 ± 0,39 9,6 ± 0,78 3. Mg(2E4M)4SO4 9,4 ± 0,53 10,3 ± 0,65 4. 2E4M 10,3 ± 0,60 7,8 ± 0,69 5. 2M 12,9 ± 1,47 1,9 ± 0,34 WNIOSKI Kompozycje epoksydowe sieciowane kompleksami imidazoli z kationem Cu(II) cechuj¹ siê wystêpowaniem

530 POLIMERY 2008, 53, nr 7 8 przesuniêcia maksimów efektu cieplnego towarzysz¹cego reakcji sieciowania do zakresu wy szych wartoœci temperatury (o 35 49 o C) i ok. 30-krotnie d³u szym czasem ycia ni kompozycje sieciowane niemodyfikowanymi imidazolami. Zast¹pienie w kompleksach imidazolowych kationu Cu(II) kationem Mg(II) powoduje wielokrotne skrócenie czasu ycia kompozycji, który jest jednak wci¹ ponad dwukrotnie d³u szy ni w przypadku u ycia nieskompleksowanego imidazolu. Uk³ady sieciowane kompleksami imidazoli z Cu(II) odznaczaj¹ siê na ogó³ pogorszeniem wytrzyma³oœci mechanicznej lecz cechuje je przy tym wiêksza wytrzyma³oœæ na œcinanie spoin klejowych w podwy szonej temperaturze 120 o C. Uzyskane wyniki potwierdzaj¹ przydatnoœæ tego typu kompleksów jako utwardzaczy w otrzymywaniu klejów epoksydowych o d³ugim czasie ycia, stanowi¹ zatem podstawê do dalszych prac nad modyfikacj¹ i ewentualn¹ aplikacj¹ takich uk³adów adhezyjnych. Praca czêœciowo finansowana ze œrodków MNiSzW, projekt PBZ-KBN-117/T08/2005. LITERATURA 1. Czub P., Boñcza-Tomaszewski Z., Penczek P., Pielichowski J.: Chemia i technologia ywic epoksydowych, WNT, Warszawa 2002. 2. Farkas A., Strohm P. F.: J. Appl. Polym. Sci. 1968, 12, 159. 3. Pat. W. Bryt. 1 204 834 (1970). 4. Pat. US 3 635 894 (1972). 5. Pat. US 3 677 978 (1972). 6. Pat. US 4 487 914 (1984). 7. Barton J. M., Buist G. J., Hamerton I., Howlin B. J., Jones J. R., Liu S.: J. Mater. Chem. 1994, 4, 379. 8. Barton J. M., Hamerton I., Howlin J. B., Jones J. R., Liu Sh.: Polymer 1998, 39, 1929. 9. Pat. US 5 789 498 (1998). 10. Hamerton I., Howlin J. B., Jepson P.: Coord. Chem. Rev. 2002, 224, 67. 11. Kowalczyk K., Spychaj T.: Polimery 2003, 48, 833. 12. Spychaj T., Pilawka R.: Polimery 2001, 46, 803. 13. Spychaj T., Pilawka R., Spychaj St., Bartkowiak A.: Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 862. Otrzymano 22 VI 2007 r.