ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПОКАЗНИКІВ ГОРЮЧОСТІ ЕПОКСІАМІННИХ КОМПОЗИЦІЙ

Анотація

Вступ. Найпоширенішим і найефективнішим методом зниження горючості полімерних матеріалів є використання антипіренів. Сьогодні особливо популярними є хімічно активні антипірени, тоді як застосування інертних антипіренів поступово скорочується. Реакційноздатні антипірени містять функціональні групи, тому можуть взаємодіяти з мономерами під час синтезу полімерів або з макромолекулами вже сформованих полімерів. Завдяки цьому їх можна використовувати не лише як мономери під час створення полімерів, але й як модифікатори або зшиваючі агенти. Пошук нових антипіренів і розроблення нових рецептур полімерних матеріалів зі зниженою горючістю зазвичай здійснюються емпірично, базуючись лише на залежності властивостей матеріалу від його складу. Особливості впливу антипірену на будову отриманих матеріалів майже не враховуються. Мета. Термохімічне моделювання горючості епоксіамінних композицій на підставі їх будови та перевірка адекватності запропонованої моделі шляхом експериментальних досліджень. Методи. Купрум(ІІ)-амінний комплекс та епоксіамінні композиції отримували прямою взаємодією відповідних компонентів. Математичне моделювання антипіренового впливу купрум(ІІ)-амінного комплексу на горючість модифікованої епоксіамінної композиції проводили на основі значень енергій хімічних зв’язків, які виникають у комплексі. Горючість композицій оцінювали за теплотою згоряння (Qзг, кДж/кг), яку обчислювали за законом Гесса. Горючість епоксіамінних композицій визначали експериментально за ДСТУ 8829:2019 (п. 7.3). Результати. Згенеровано кластерні фрагменти немодифікованої епоксіамінної композиції (ЕД/pepa) та композиції з вмістом запропонованого антипірена-затвердника (ЕД/{[Cu(deta)H2O]SO4}2), що дало змогу змоделювати термохімічну поведінку композицій під час горіння. Проведено термохімічні обчис- лення реакції горіння епоксіамінних композицій. Виявлено, що значення ентальпії утворення модифікованої епоксіамінної композиції порівняно з немодифікованою суттєво нижче. Таку закономірність можна пояснити протіканням процесів комплексоутворення між сіллю купруму(ІІ) та рера в процесі структурування модифікованої епоксіамінної композиції. Завдяки появі додаткових координаційних зв’язків Cu(II)—N виділяється енергія. Це відображається у горючості епоксіамінних композицій, що було доведено шляхом обчислення теплоти згоряння епоксіамінних композицій та експериментального визначення їх горючості. Висновки. На підставі будови епоксіамінних композицій проведено математичне моделювання їх показників горючості. Завдяки здійсненим обчисленням було встановлено причину антипіренової дії купрум(ІІ)-амінного комплексу, сутність якої полягає в утворенні додаткових хімічних зв’язків Cu—N, відповідальних за зниження горючості модифікованих епоксіамінних композицій. Результати математичного моделювання корелюють з результатами проведених експериментальних досліджень, а саме під час введення в епоксіамінну композицію хелатного купрум(ІІ)-амінного комплексу покращуються всі показники, за якими оцінюють горючість.