Течет радиатор: что делать, как найти течь и как устранить

Радиатор охлаждения является основным элементом системы охлаждения двигателя. Работа радиатора охлаждения — это активная передача тепла в атмосферу от разогретой охлаждающей жидкости. Этот процесс важен для эффективной работы двигателя, т.к. охлаждающая жидкость, прежде чем отдать тепло в радиаторе, это тепло забирает от разогретых узлов и деталей двигателя. Так изначально задумано конструкторами, но жизнь вносит свои коррективы в эксплуатацию автомобиля на дороге.

Ситуация, когда стрелка на приборке начинает предательски ползти вверх, и, к сожалению, эта стрелка не показатель уровня топлива, а показатель температуры охлаждающей жидкости, скромно указывая на начинающийся перегрев автомобиля.  Валит пар из под капота, а на асфальте медленно, но уверенно расползается жидкое пятно из охлаждающей жидкости. Радиатор потек, что делать?

Причины течи радиатора системы охлаждения автомобиля

Прежде чем что-то делать, нужно разобраться, что привело к такому результату. Это может быть внешнее повреждение в результате попадания камней, или же пластиковые элементы радиатора могут потрескаться в результате удара при мелком ДТП. Такие мелкие повреждения, как правило, сразу идентифицировать не удается, и проявляются от них проблемы с течением времени. А пока, водитель продолжает эксплуатацию автомобиля, постепенно, по капелькам теряя охлаждающую жидкость из системы.

Чем опасна утечка антифриза из системы охлаждения авто

С понижением уровня охлаждающей жидкости возрастает риск перегрева двигателя, в свою очередь, это может привести к следующим проблемам:

·         Деформация плоскости блока цилиндров или головки блока цилиндров

·         Заклинивание двигателя

·         Деформация прокладки головки блока цилиндров

·         Изменение конфигурации системы охлаждения и попутный выход из строя компонентов системы

Все перечисленные случаи приведут к дорогостоящему ремонту.

 Что делать если подтекает радиатор охлаждения

Первое правило при таком случае, это следить за уровнем охлаждающей жидкости. На самом деле, периодическая проверка технических жидкостей автомобиля перед поездкой хорошее правило, это поможет своевременно заметить зарождающуюся проблему и устранить ее. 

Даже если течь радиатора охлаждения небольшая, не стоит недооценивать масштаб сложившейся ситуации. Со временем течь радиатора увеличится, а этот момент можно упустить из внимания. Итог водителю не понравится.

Поэтому при возникновении такой ситуации необходимо иметь запас охлаждающей жидкости или дистиллированной воды. Да, если потеря охлаждающей жидкости небольшая, то на первое время можно использовать дистиллированную воду, но нужно учитывать, что чем больше дистиллированной воды попадет в систему, тем больше мы повысим температуру замерзания охлаждающей жидкости. Поэтому если за бортом зима, дистиллированной водой увлекаться не стоит, а доливать охлаждающую жидкость.

Что делать при большом повреждении и течи системы охлаждения

При серьезных повреждениях системы охлаждения двигателя ремонт неизбежен, эксплуатация автомобиля в таком случае крайне нежелательна. И чтобы не попасть еще и на ремонт двигателя, следует автомобиль переместить в техцентр посредством эвакуатора, в крайнем случае, на тросу. 

Как заклеить пластиковые детали системы охлаждения с течью

Если конструкция радиатора позволяет, то можно воспользоваться термостойким герметиком-клеем, более известным как холодная сварка. В некоторых случаях понадобится снятие радиатора с автомобиля.

Холодная сварка – специальный двухкомпонентный герметик, в составе которого может присутствовать металлическая стружка. Такие герметики позволяют быстро восстановить пластиковые или металлические детали.

Сам процесс заклейки не сложен:

·         Перед нанесением герметика поверхность необходимо подготовить, зачистить и обезжирить.

·         Подготовить герметик к работе посредством смешения двух компонентов. Компоненты необходимо тщательно перемешать, чтобы получилась однородная масса.

·         Герметик наносится на деталь.

Состав схватится через 3-5 минут, но до полного затвердевания потребуется от часа до суток, в зависимости от состава.

Можно ли запаивать алюминиевые радиаторы и как правильно

Если течь радиатора образовалась на алюминиевой части, то возможна запайка. Процесс сложен, и мы бы рекомендовали доверить его профессионалам, т.к. при неудачной попытке придется все переделывать заново.

·         Понадобится мощный паяльник и перед работой эго необходимо хорошо прогреть.

·         Стенки радиатора также понадобится тщательно прогреть.

·         Поверхность перед пайкой тщательно зачистить.

·         Для обеспечения хорошего качества пайки необходимо использовать припой с большим содержанием олова.

Данный способ потребует снятия радиатора с автомобиля, а значит при установке радиатора после ремонта обратно, желательно, полностью заменить охлаждающую жидкость.

Устранение утечки антифриза в системе охлаждения с помощью специального герметика

Есть еще один способ устранения течи радиатора, не требующий частичной или полной разборки системы. Это герметик который работает внутри системы охлаждения. К примеру, Liqui Moly — Герметик системы охлаждения Kuhler-Dichter. Это средство герметизирует небольшие места утечек в радиаторе, пористость металла в местах пайки, волосяные трещины. Герметизирует повреждения, которые достаточно трудно локализовать (определяются лишь по падению уровня охлаждающей жидкости). Можно использовать средство со всеми видами присадок в систему охлаждения и любыми антифризами. Подходит для всех систем охлаждения и нагрева.

Содержит водорастворимый мономер и пластиковую крошку, взвешенные в растворе моноэтиленгликоля. При перепаде давления и при доступе кислорода активируется реакция полимеризации и продукты полимеризации герметизируют места утечек охлаждающей жидкости.

Применение герметика очень простое:

·         Перед использованием встряхнуть баллончик.

·         Добавить герметик в систему охлаждения из расчета 250 мл. присадки на 10 л. охлаждающей жидкости.

·         Дать поработать двигателю на холостых оборотах или проехать на автомобиле минимум 10 минут

Герметик может находиться в системе охлаждения весь срок службы охлаждающей жидкости.

ИТОГ

Чтобы избежать крупных ремонтов, следует регулярно проверять систему охлаждения на предмет малейших неисправностей и течей, своевременно меняйте шланги и патрубки, следите за температурой антифриза в процессе эксплуатации. Так же не забывайте своевременно менять охлаждающую жидкость, так как со временем он теряет свои свойства, что может привести к неполадкам в работе всей системы.

Сибирский федеральный университет

20июня Поступление

СФУ ждёт абиту­ри­ентов: в вузе стар­то­вала приёмная кампания

20 июня 2023 года начался приём документов от выпускников школ, поступающих на бакалавриат и специалитет.

26июня Наука

Учёные СФУ расска­зали, как полу­чить суперсплав для авиации

Над научным проектом специалисты работали совместно с коллегами из Университета науки и технологий МИСИС. Исследование также опубликовано в Metallurgical and Materials Transactions В.

26июня Наука

Студенты из СФУ приняли участие в первом заезде арт-кластера «Таврида»

Четверо студентов СФУ приняли участие в первом заезде арт-кластера «Таврида». Одна из участниц, Анна Земцова, стала победительницей грантового конкурса Росмолодёжи, проходившего на площадке «Тавриды».

24июня

Обращение Владимира Путина

Президент в своем обращении к гражданам страны призвал к единению всех сил, единству, консолидации и ответственности.

23июня Обучение

Эксперт: «Стартап должен стать нормой для универ­ситета»

22 июня 2023 года состоялась первая защита выпускной квалификационной работы по проекту «Стартап как диплом». Магистрант ИФБиБТ Альберт Оюн представил бизнес-проект экспресс-биотестов.

23июня Сотрудничество

СФУ начи­нает сотруд­ни­че­ство с Россий­ским футбольным союзом

22 июня 2023 года на конференции РФС заключено соглашение о сотрудничестве между Российским футбольным союзом и Сибирским федеральным университетом.

22июня Внеучебная жизнь

В Военном учебном центре СФУ открыли Аллею Славы

22 июня 2023 года в День памяти и скорби в Военном учебном центре Сибирского федерального университета открыли Аллею Славы. Она посвящена памяти выпускников ВУЦ СФУ, погибших при выполнении боевых задач. Аллея находится на территории учебного корпуса.

21июня Награды, достижения

Архитек­турные проекты студентов СФУ отме­тили на всерос­сий­ском конкурсе

Студенты ИАиД СФУ заняли призовые места на всероссийском конкурсе «Идеи, преображающие города». Всего на конкурс поступило более 1500 работ из 86 субъектов РФ.

21июня Спорт

Футбольная команда СФУ побе­дила в московском турнире

Команда Сибирского федерального университета приняла участие в турнире, посвящённом Всероссийскому Дню футбола. Спортивная встреча прошла в Москве, за победу боролись 102 команды. За день турнира каждая команда провела 6 игр.

20июня Обучение

Студенты СФУ — побе­ди­тели между­на­род­ного чемпионата «CASE-IN»

В Москве завершился XI международный инженерный чемпионат «CASE-IN», генеральной темой которого стало «Технологическое лидерство». СФУ представляла команда «TMNT» Института цветных металлов.

16июня Сотрудничество

СФУ с ДГТУ будут рабо­тать над разви­тием биотех­нологий

На площадке ПМЭФ-2023 состоялось подписание двухстороннего соглашения о сотрудничестве в сфере развития биотехнологий в промышленности и горной химии СФУ и ДГТУ.

• Конференции, семинары
• Все

Вниз Вверх

Вниз Вверх

датских исследователей разработали химический процесс, который позволяет разбирать эпоксидный композит лопастей ветряных турбин и одновременно извлекать неповрежденные стеклянные волокна, а также один из исходных строительных блоков эпоксидной смолы высокого качества.

— ScienceDaily

Новый химический процесс не ограничивается лопастями ветряных турбин, он работает со многими различными так называемыми армированными волокном эпоксидными композитами, включая некоторые материалы, армированные особо дорогими углеродными волокнами.

Таким образом, процесс может способствовать созданию потенциальной экономики замкнутого цикла в ветряных турбинах, аэрокосмической, автомобильной и космической промышленности, где эти армированные композиты, благодаря их легкому весу и долговечности, используются для несущих конструкций.

Прочность лезвий рассчитана на долгий срок службы и представляет собой проблему для окружающей среды. Лопасти ветряных турбин после вывода из эксплуатации чаще всего попадают на свалки отходов, потому что их чрезвычайно трудно сломать.

Если решение не будет найдено, к 2050 году во всем мире будет накоплено 43 миллиона тонн отходов лопастей ветряных турбин. как существующие лопасти ветряных турбин, так и те, которые в настоящее время производятся, а также другие материалы на основе эпоксидной смолы.

Результаты только что были опубликованы в ведущем научном журнале Nature , и Орхусский университет совместно с Датским технологическим институтом подали заявку на патент на процесс.

В частности, исследователи показали, что, используя катализатор на основе рутения и растворители изопропанол и толуол, они могут разделить эпоксидную матрицу и высвободить один из исходных строительных блоков эпоксидного полимера, бисфенол А (BPA), и полностью неповрежденное стекло. волокон в одном процессе.

Тем не менее, этот метод пока нельзя сразу масштабировать, так как каталитическая система недостаточно эффективна для промышленного применения, а рутений — редкий и дорогой металл. Поэтому ученые из Орхусского университета продолжают работу по совершенствованию этой методики.

«Тем не менее, мы рассматриваем это как значительный прорыв в разработке долговечных технологий, которые могут создать круговую экономику для материалов на основе эпоксидной смолы. Это первая публикация о химическом процессе, который может выборочно разобрать эпоксидный композит и изолировать один из наиболее важные строительные блоки эпоксидного полимера, а также стеклянных или углеродных волокон, не повреждая последние в процессе», — говорит Троэльс Скридструп, один из ведущих авторов исследования.

Троэльс Скридструп — профессор кафедры химии и Междисциплинарного центра нанотехнологий (iNANO) Орхусского университета.

Исследование проводится при поддержке проекта CETEC (Циркулярная экономика для термореактивных эпоксидных композитов), который является партнерством между Vestas, Olin Corporation, Датским технологическим институтом и Орхусским университетом.

Полиуретаны, содержащие силил, которые селективно разлагаются под действием солей фтора

• Фейсбук
• Твиттер
• LinkedIn
• Распечатать

Erick B. Iezzi, Eugene Camerino, Grant C. Daniels, and James H. Wynne, U.S. Naval Research Laboratory , термические и углеводородостойкие свойства. Однако ковалентно связанные связи в этих материалах необратимы, что затрудняет их разложение и разрушение, если только не используются опасные химические вещества, механическое истирание или термическая обработка. Многие из этих методов лечения являются трудоемкими, дорогостоящими или представляют опасность для окружающей среды и здоровья. Чтобы решить эти проблемы, мы разработали новую технологию на основе силила, которая придает способность разлагаться сшитым полиуретановым сеткам, таким как покрытия. Эти силилсодержащие полиуретаны термически стабильны и имеют высокую степень поперечной сшивки, однако при необходимости они разлагаются за счет каскадного разрыва связей при воздействии на них селективного, мягкого и экологически безопасного раствора фторидной соли. Кроме того, эти полиуретаны устойчивы к разрушению растворами сильных кислот и оснований, что демонстрирует их селективность и надежность по сравнению с другими разлагаемыми сшитыми сетками.

Введение

Сшитые материалы образуются в результате химической реакции молекул, инициируемой теплом или излучением, с образованием постоянной трехмерной (3D) сети. После образования эти материалы необратимы, не сольватируются, не нагреваются и не реформируются. Сшитые сети встречаются во многих высокоэффективных материалах, таких как покрытия, композиты, герметики и клеи. Для покрытий сшитая сеть придает уникальные свойства, такие как стойкость к углеводородам, повышенная термическая стабильность и улучшенные механические свойства. В результате эти покрытия часто используются в качестве верхних покрытий на автомобилях, самолетах, морских судах и мостах или в качестве антикоррозионной грунтовки для трубопроводов, резервуаров для воды и нефтяных платформ. Хотя сшитые покрытия обладают рядом свойств, повышающих долговечность и эксплуатационные характеристики, их одновременно трудно разложить и разрушить из-за их сложной сети запутанных полимерных цепей и ковалентно связанных связей.

Методы деградации и удаления покрытия

В настоящее время сшитые покрытия разрушаются и удаляются с подложек с использованием опасных химикатов, абразивных сред или термической абляционной обработки, однако каждый из этих методов имеет проблемы. Например, грунтовка и верхнее покрытие на самолетах ВМС США часто удаляются химическим способом с помощью смесей метиленхлорида или бензилового спирта, что приводит к образованию большого количества опасных отходов и выбросу в воздух значительных количеств летучих органических соединений (ЛОС). Метиленхлоридные стрипперы являются наименее дорогим и наиболее эффективным методом химического удаления покрытий, поскольку они быстро набухают, размягчаются и расслаивают сшитые сетки (рис. 1а) . ¹ Однако считается, что метиленхлорид чрезвычайно токсичен и вызывает многочисленные проблемы со здоровьем и даже смерть от удушья. ² В результате в марте 2019 года Агентство по охране окружающей среды США (EPA) запретило продажу потребителям метиленхлоридных растворителей для краски, хотя агентство продолжало разрешать их использование в коммерческих целях в обозримом будущем. ^3a,b Десорбенты на основе бензилового спирта и их смеси менее опасны, чем метиленхлорид, но они действуют медленнее и требуют многократной обработки, что приводит к увеличению количества отходов, снижению эксплуатационной готовности и увеличению затрат на техническое обслуживание. Кроме того, использование кислых растворителей на основе бензилового спирта на самолетах Министерства обороны США запрещено, поскольку было показано, что они вызывают водородное охрупчивание высокопрочной стали. ⁴

Для удаления покрытий с помощью абразивоструйной обработки (например, стальной дроби, пластикового заполнителя) или механических шлифовальных машин требуется специальное оборудование, меры по защите окружающей среды и образуются опасные частицы в воздухе (рис. 1b). Ручная шлифовка дешевле, но требует много времени и труда. Лазерная абляция, представляющая собой термическую обработку, дает минимальное количество отходов и зарекомендовала себя как эффективный метод удаления краски с самолетов ВВС США. ^5,6 Однако лазеры дороги и требуют высокой квалификации людей или робототехники, а покрытия сложной геометрии трудно удалить. Хотя наши примеры сосредоточены на военных аэрокосмических покрытиях, существует множество невоенных рынков, где используются эти методы удаления покрытий.

Химически разлагаемые сетки

Коммерческие сшитые покрытия не предназначены для химического удаления с помощью селективного химического вещества, и в литературе нет примеров, описывающих селективное разрушение сшитого покрытия и его удаление с подложки с помощью мягкой химической обработки. при комнатной температуре. Академические исследования химической деградации сшитых сетей, таких как покрытия, были сосредоточены на разработке материалов, обладающих расщепляемыми связями и соединениями. ⁷ Например, олефиновые связи в эпоксиаминовых сетках расщепляли перманганатом калия в уксусной кислоте, ацетальные группы в отвержденных ангидридом сетках расщепляли при нагревании с раствором фосфорной кислоты, а третичные карбаматные группы в эпоксиаминных сетках расщепляли расщепляется нагретыми растворами минеральных кислот. ^8,9   В 2014 г. поли(гексагидротриазиновые) (ПГТ) сетки, образованные из ароматических диаминов и параформальдегида в термических условиях, были разобраны путем обращения диаминов раствором серной кислоты. ¹⁰   Во всех этих случаях для инициирования расщепления ковалентных связей и связей требовались очень кислые (т. е. pH < 2) условия и часто повышенные температуры. Кроме того, ни одна из этих сеток не обладает свойствами (например, гибкостью, устойчивостью к атмосферным воздействиям), которые обычно присущи коммерческим покрытиям, не говоря уже о свойствах, необходимых для высокопроизводительных приложений.

Разлагаемые силилсодержащие полиуретаны

Исследовательская лаборатория ВМС США недавно разработала новые силилсодержащие сшитые материалы, которые обладают такими же химическими связями и полимерными цепями, что и коммерческие двухкомпонентные (2K) полиуретановые покрытия. Однако, в отличие от коммерческих двухкомпонентных полиуретанов, эти силилсодержащие сетки разлагаются в нескольких направлениях за счет каскадного разрыва связей при обработке определенным химическим реагентом. Увеличение энтропии реакции способствует деградации сети, что приводит к образованию молекул меньшего размера, чем те, которые используются для формирования сетей. ^11,12 Концепция похожа на дом, который построен из кирпича и цемента, но распадается в порошок под воздействием капель дождя ( Рисунок 2 ). Здесь мы обсуждаем синтез, свойства и потенциальное применение в покрытиях из сшитых силилсодержащих полиуретанов, которые могут быть выборочно разобраны по требованию с помощью экологически чистой фторидной соли.

Экспериментальные процедуры

Алифатические силилцентрированные диолы и триолы были синтезированы с помощью многоэтапных процедур. Силилцентрированные диолы с неудлиненной цепью были синтезированы из дифенилдивинилсилана или диметилдивинилсилана с помощью реакции гидроборирования с 9-Борабицикло[3.3.1]нонан (9-BBN) в тетрагидрофуране (ТГФ) с последующей окислительной обработкой. Силилцентрированные диолы с удлиненной цепью, такие как (диметилсиландиил)бис(этан-2,1-диил)бис((2-гидроксиэтил)(метил)карбамат) ( 1 ) ( Рисунок 3 ) и (дифенилсиландиил)бис (этан-2,1-диил)бис((2-гидроксиэтил)(метил)карбамат) ( 2 ) синтезировали из соответствующих ненатянутых диолов с помощью двухстадийного процесса. Он состоял из промежуточного карбоната, который образовался в результате реакции с N,N’ -дисукцинимидилкарбонат (ДСК) в ацетонитриле с последующим образованием карбамата с использованием N-метилэтаноламина в основном ацетонитриле. Эти процедуры более подробно обсуждаются в справочной вспомогательной информации (12). Силилтриол, 2,2′,2»-(фенилсилантриил)трис(этан-1-ол) ( 3 ), был синтезирован путем гидроборирования фенилтривинилсилана с использованием 9-BBN в ТГФ с последующей окислительной обработкой. вверх. Изоцианат-функциональные молекулы, такие как изоциануратный тример гексаметилен-1,6-диизоцианата (ГДИ) ( 5 ) и мономерный HDI ( 6 ) были приобретены у коммерческого поставщика и использовались в том виде, в каком они были получены. Структура всех синтезированных молекул была подтверждена методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ¹ H и ¹³ C, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) и масс-спектрометрии высокого разрешения (HRMS).

Силилсодержащие полиуретановые сетки получали путем растворения алифатического изоцианата 5 или 6 в ТГФ в круглодонной колбе с последующим добавлением силилдиола или триола. Затем колбу нагревали до 50°С и перемешивали в течение одного часа, затем смесь выливали в круглый алюминиевый поддон и нагревали в течение ночи при 60°С в печи. Силилсодержащие полиуретаны на основе реакционно-эквивалентных смесей изоцианатов 50/50 5 и 6 также были сформированы с использованием этой процедуры. Несилилсодержащие полиуретаны на основе 1,5-пентандиола ( 4 ) и эти изоцианаты были синтезированы для использования в качестве контроля. Все сетки имели толщину около 2 мм, что значительно больше, чем толщина 2–3 мил (около 50–75 микрон) для большинства коммерческих верхних покрытий.

Термические свойства силилсодержащих полиуретановых сеток определяли с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрического анализа (ТГА), тогда как химический состав поверхности и объема определяли с помощью инфракрасной спектроскопии нарушенного полного отражения (НПВО-ИК), рентгеновской лучевая фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и ряд других аналитических приборов. Степень сшивания определяли по расчетам гель-фракции, тогда как степень набухания сетки определяли с использованием органических растворителей и воды.

Разборку сетки облегчали погружением небольших кусочков (т.е. шириной 15 мм x длиной 20 мм x толщиной 2 мм) силилсодержащих полиуретановых сеток в раствор фторида тетрабутиламмония (TBAF) или фторида цезия (CsF) в ТГФ, ацетона или ацетата монометилового эфира пропиленгликоля (PM Acetate) при комнатной температуре. Растворы были либо статическими (т. е. не перемешивались), либо динамическими (т. е. перемешивались магнитной мешалкой). Степень разборки сети определяли с помощью НПВО-ИК, ДСК и конфокальной микроскопии, тогда как небольшие молекулы, образующиеся при разборке, определяли с помощью термогравиметрического анализа/масс-спектрометрии (ТГА-МС) и газовой хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ-МС).

Результаты

Синтезированные силилцентрированные молекулы с различным составом и электрофильностью продемонстрировали способность разбираться с разной скоростью за счет каскадного разрыва связей под воздействием иона фтора, ¹³ , и мы предполагали, что функционализация этих молекул концевыми гидроксильными группами позволит формирование новых сшитых сетей с избирательно разлагаемыми свойствами.

Силилсодержащие полиуретаны и характеристика

Синтезированные силилдиолы 1 и 2 использовали для образования силилсодержащих полиуретановых сеток 7 и 8 соответственно, тогда как силилтриол 3 использовали для образования сеток 9 ( Рисунок 4 ) . Контрольный образец, не содержащий силил ( 10 ), был получен из несилилового диола 4 . Спектры НПВО-ИК показали, что в сетках не осталось изоцианатных групп, а РФЭС подтвердил наличие кремния в полиуретанах 7 , 8 и 9 . Гель-фракция всех материалов превышала 0,97, что соответствует высокосшитым сеткам. Силилсодержащие полиуретаны 7 и 8 имели температуры стеклования (Т _г с) 45,0°С и 51,6°С соответственно, в то время как сетка 9 имела Т _г 61,2°С и контроль ( 10 ) имел Т _г 40,7°С. Высшее Т _г для полиуретановой сети 9 , вероятно, из-за более короткой длины алифатических цепей между кремнием и карбаматными связями, включая три поперечных связи на силильную молекулу, тогда как контроль, вероятно, продемонстрировал самую низкую T _г из-за его в основном алифатической структуры цепи и отсутствия геминального метила. или фенильные группы между карбаматными связями. Все полиуретановые сетки имели начальную температуру разложения выше 286°C, что свидетельствует о хорошей термической стабильности.

Силилсодержащие полиуретаны с пониженной плотностью поперечных связей ( 11 и 12 ) были синтезированы из силилдиола 1 или 2 и реакционно-эквивалентной смеси 50/50 изоцианатов 5 и 6 . Для сравнения также был синтезирован не содержащий силил контроль ( 13 ). Подобно сеткам 7 , 8 и 9 , эти полиуретаны не показали остаточных изоцианатных групп при тестировании с помощью ATR-IR, а гель-фракция всех сеток была больше 0,98. Однако пониженная плотность поперечных связей для этих сеток привела к пониженным температурам стеклования, поскольку T _г с для 11 , 12 и 13 составляли 36,6°С, 43,4°С и 26,8°С соответственно. Подобно сеткам с более высокой плотностью сшивки, контроль ( 13 ) имел самую низкую T _g , что, вероятно, является результатом большего вращения связей внутри пентиленовых цепей по сравнению с силилсодержащими цепями сеток 11 и 12 . Более того, фенильные группы полиуретана 12 давали самые высокие T _г из трех из-за уменьшенного вращения связей внутри цепей.

Воздействие фторидных солей на силилсодержащие полиуретаны

Фторидные соли были выбраны в качестве селективных химических стимуляторов для разборки силилсодержащих полиуретановых сетей из-за их умеренной реакционной способности и безвредности для окружающей среды по сравнению с метиленхлоридом, сильными кислотами, сильными основаниями, или другие агрессивные химические вещества. Фторидные соли также были выбраны из-за способности фторид-иона образовывать прочные ковалентные связи с кремнием в дополнение к неспособности фторид-иона расщеплять линейные алифатические карбаматные группы при комнатной температуре. ¹⁴ Как показано на рис. 5a , мы предполагали, что реакция фторид-иона с силилсодержащей цепью в сети 8 расщепит связь Si–C и инициирует каскадный разрыв связей, что приведет к удалению летучего этилена и углерода. диоксида, включая циклическую молекулу 3-метилоксазолидин-2-она, и приводят к образованию алифатического амидного иона. Эта реакция не только разрушила бы несколько ковалентных связей в сети, но также разрушила бы карбаматные связи, образующиеся во время образования полиуретановой сети. Для сети 9 , реакция с ионом фтора расщепляет одну из трех связей Si-C с удалением как этилена, так и диоксида углерода, в результате чего образуется ион алифатического амида ( рис. 5b ). Ионы амида, образующиеся во время разборки, вероятно, будут протонированы с помощью воды или другого источника протонов с образованием первичных аминов с углеводородными цепями. На рисунке 5c показана сеть 8 , частично разобранная с помощью фторид-иона, где побочным продуктом разборки является алифатический триамин 1,3,5-трис(6-аминогексил)-1,3,5-триазинан-2, 4,6-трион. Реакция оставшихся силильных групп с дополнительным ионом фтора теоретически должна была привести к разборке всех оставшихся цепей в сети.

Погружение силилсодержащих сеток 7 , 8 , и 9 в статический 1,0 М TBAF (ТГФ) в течение 24 ч при комнатной температуре привело к деградации всех материалов, на что указывает их снижение T _г ( Таблица 1 ). При анализе с помощью НПВО-ИК мы наблюдали образование нового пика при 881 см ^-1 во всех сетках, что указывает на образование связи Si-F в результате реакции фторид-иона с силильными группами. Мы также наблюдали уменьшение пика амида I при 1676 см-9.0061 -1 и пик амида II при 1535 см ^-1 , а также последующее уширение пика в пике NH при 3338 см ^-1 , что подтвердило потерю карбаматных групп. Механизмы разборки были подтверждены с помощью: (1) анализа ТГА-МС, который показал потерю этилена и диоксида углерода, и (2) анализа ГХ-МС экстрактов из сети 8 , которые, как было обнаружено, содержат циклическую молекулу 3 -метилоксазолидин-2-он. Через 24 ч все сети были визуально меньше по размеру и менее жесткими при манипуляциях. В полиуретановом контроле разборки не наблюдалось ( 10 ).

Было обнаружено, что силилсодержащий полиуретан 9 полностью разбирается после 36 ч статического погружения в 1,0 М TBAF (ТГФ), в то время как для полной разборки сети 8 требуется пять дней статического погружения. Как показано на рис. 6 , сеть 8 расширилась и разорвалась на две части в течение трех дней погружения в раствор фторидной соли, а затем визуально исчезла на пятый день. Для сравнения, когда сеть 8 подвергался воздействию только ТГФ в течение пяти дней, мы не наблюдали разборки. Более быстрая разборка для 9 , вероятно, является результатом того, что его сеть обладает более расщепляемыми связями по сравнению с 8 , в дополнение к большему увеличению энтропии по мере разборки. Погружение сетки 8 в динамический раствор 1,0 М TBAF (ТГФ) привело к полной разборке менее чем за 24 ч, что можно объяснить повышенным набуханием сетки, учащением столкновений фторид-иона с силильными группами и увеличением подвижность разобранных молекул. Как упоминалось ранее, эти сетки имели толщину около 2 мм, что значительно больше, чем у большинства коммерческих верхних покрытий. Таким образом, считается, что более тонкие сети будут разбираться значительно быстрее при воздействии растворов фтористых солей.

Альтернативные растворы фторидных солей, такие как TBAF в ацетоне и фторид цезия (CsF) в ТГФ, также продемонстрировали способность разбирать эти сети. Например, силилсодержащий полиуретан 9 полностью разложился в течение трех дней при статическом погружении в 1,0 М TBAF (ацетон), но лишь частично разобрался при статическом погружении в 0,5 М CsF (ТГФ) через одну неделю. Снижение T _г для 9 составило всего 10,4 °C после одной недели в CsF, что, вероятно, связано с пониженной концентрацией фторид-иона и пониженной растворимостью фторида цезия в ТГФ по сравнению с TBAF. Стоит отметить, что никакой разборки или изменения химических связей для 8 и 9 наблюдали при погружении в статические растворы 1,0 М TBAF (водн.), 1,0 М HCl (водн.) и 1,0 М NaOH (водн.), тем самым демонстрируя, что эти силилсодержащие сетки обладают высокой химической стабильность и надежность по сравнению с ранее описанными разрушаемыми сетями.

Силилсодержащие полиуретановые сетки с пониженной плотностью сшивки ( 11 и 12 ), включая несилилсодержащий полиуретановый контроль с пониженной плотностью сшивки ( 13 ), подвергали воздействию статических растворов ТГФ и 1,0 М TBAF в ТГФ, ацетоне и ацетате РМ при комнатной температуре. Разборки 11 и 12 в ТГФ через 24 ч не произошло, а их изменение в Т _г было номинальным ( Таблица 1 ). Аналогичное изменение T _g наблюдалось для контроля ( 13 ). Однако, когда сети 11 и 12 были погружены в 1,0 М TBAF (THF), они полностью разобрались в течение 24 часов ( Таблица 1 ). Это было значительно быстрее по сравнению с сетями 8 и 7 , для полной разборки которых требовалось пять или более дней соответственно. Кроме того, как показано в Таблице 2 , погружение 11 и 12 в 1,0 М TBAF (ацетон) привело к разборке в течение от 24 часов до одной недели, тогда как погружение в 1,0 М TBAF (PM ацетат) привело только к снижения Т _г через неделю и полной разборки не наблюдалось. Более медленное время разборки в ацетате ПМ по сравнению с ТГФ и ацетоном, вероятно, является результатом пониженной способности ацетата ПМ набухать полимерные цепи силилсодержащих полиуретанов. Однако более длительное воздействие 1,0 TBAF (ацетат PM) или использование динамических условий, вероятно, приведет к полной разборке 11 и 12 . Цель оценки ацетона и ацетата PM состояла в том, чтобы определить, можно ли использовать для разборки растворители, обычно встречающиеся в красках и покрытиях.

Выводы

В этой статье мы демонстрируем, что новые силилсодержащие полиуретановые сетки могут быть синтезированы и селективно разложены по требованию путем каскадного расщепления связей с использованием раствора фторидной соли при комнатной температуре. Силилсодержащие полиуретаны показали хорошую термическую стабильность с началом разложения около 290°С, что характерно для сшитого полимерного покрытия. Воздействие на силилсодержащие полиуретаны ТГФ, сильной кислоты и сильного основания приводило к нулевым или незначительным изменениям химической структуры и термических свойств, тогда как изменения были выражены при воздействии солей фтора в органических растворителях. Было обнаружено, что силилсодержащие полиуретаны с пониженной плотностью поперечных связей и температурой стеклования быстрее разлагаются при воздействии, что, вероятно, является результатом способности ионов фтора легче проникать в их сети по мере разборки внешних полимерных цепей. Эта силилсодержащая технология имеет потенциальное применение в качестве высокоэффективных покрытий, которые можно выборочно разлагать и удалять с подложки с помощью экологически безопасного смывочного средства на основе фторидной соли, а не с использованием опасных химических смывок или абразивных материалов.

Благодарности

Это исследование проводилось при поддержке Базовой программы Военно-морской исследовательской лаборатории США.

Ссылки

1. Дурки, Дж., «Снятие краски: это как очистка деталей», Met. Заканчивать. , 107 , 49 (2009).

2. МакИсаак Дж., Харрисон Р., Кришнасвами Дж., МакНэри Дж., Сушард Дж., Бойзен-Осборн М., Кирпич Х., Стайлз Л. и Шустерман Д. ., «Смертельные случаи из-за дихлорметана в растворителях для краски: постоянная проблема», 900:13 утра. J. Ind. Med. , 56 , 907 (2013).

3. (a) «EPA запрещает потребительские продажи средств для удаления краски на основе метиленхлорида, защищая население», https://www.epa.gov/newsreleases/epa-bans-consumer-sales-methylen-chloride-paint-removers -protecting-public , 15 марта 2019 г., (b) «Запрет Агентства по охране окружающей среды на метиленхлорид не распространяется на рабочих», , 18 марта 2019 г.

4. «Снятие краски с бензилового спирта», https://p2infohouse.org/ ref/20/19926/P2_Opportunity_Handbook/5_9.html, , август 2001 г.

200027, сентябрь 2005 г.

6. Hoehman, T., «Роботизированная лазерная система удаления покрытий (RLCRS)», ESTCP WP-200526, август 2008 г.

7. Ma, S. и Webster, D.C., «Разлагаемые термореактивные по лабильным связям или связям: обзор», Prog. Полим. наук, 76 , 65 (2018).

8. Гриффит, Дж. Р., «Эпоксидные смолы, содержащие особую уязвимость», ACS Symp. Сер., 114 , 259 (1979).

9. Бухвальтер, С.Л. и Косбар. Л.Л., «Расщепляемые эпоксидные смолы: конструкция для разборки термореактивного материала», J. Polym. наук, часть А: Полим. хим. , 34 , 249 (1996).

10. Гарсия Дж.М., Джонс Г.О., Вирвани К., Макклоски Б.Д., Бодай Д.Дж., тер Хуурне Г.М., Хорн Х.В., Коди Д.Дж., Бинталеб А.М., Алабдулрахман А.М.С., Альсевайлем Ф. , Альмегрен, Х.А.А., и Хедрик, Дж.Л., «Пригодные для повторного использования, прочные термореактивные материалы и органогели посредством конденсации параформальдегида с диаминами», Наука , 344 , 732 (2014).

11. Iezzi, E.B., Camerino, E., Daniels, G., and Wynne, J.H., «Силилсодержащие спирты и амины для реактопластов, которые разбираются по требованию», U.S. Patent Appl. № 15/843,181, 15 декабря 2017 г.

12. Дэниелс, Г. К., Камерино, Э.