Изучение физико-механических свойств карданолсодержащей эпоксидной матрицы

Abstract

Настоящая статья посвящена изучению физико-механических свойств карданолсодержащей эпоксидной матрицы, формируемой посредством реакции отверждения между эпоксидной смолой и карданолсодержащим основанием Манниха – феналкамином. Актуальность исследования обусловлена потребностью в создании экологически чистых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками. Уникальные свойства карданолсодержащей эпоксидной матрицы, такие как низкая токсичность, отличная адгезия к разнообразным поверхностям, повышенная химическая устойчивость и способность к отверждению при пониженных температурах, делают этот материал перспективным для использования в различных промышленных секторах, требующих подобных качеств. Экологическая значимость карданолсодержащей эпоксидной матрицы усиливается благодаря использованию карданола, извлекаемого из скорлупы орехов кешью, что согласуется с современными трендами устойчивого развития и минимизации негативного влияния на природу. В ходе обзора литературы рассмотрены преимущества карданолсодержащих основа- ний Манниха относительно традиционных отвердителей эпоксидных смол; продемонстрировано многообразие аминов и альдегидов, применяемых для синтеза феналкаминов. На основе результатов анализа литературного обзора для синтеза феналкамина были выбраны сырьевые компоненты исходя из их доступности, экономичности и технологических преимуществ. Предложенная методика синтеза феналкамина базируется на ранее накопленном авторами опыте и позволяет получать феналкамины в соответствии с установленными проектными нормами. Полученные результаты анализов, спектрометрии синтезированного феналкамина свидетельствуют о соответствии параметров полученного продукта проектным нормам и подтверждают образование феналкаминовых структур. Дополнительно опробована методика определения амин-протон эквивалентного веса методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Показана возможность успешного изготовления карданолсодержащей эпоксидной матрицы, а также изучены физико-механические свойства карданолсодержащей эпоксидной матрицы и установлено, что она пригодна для производства древесно-композитных материалов с улучшенными свойствами.

This article is devoted to the research of the physical and mechanical properties of a cardanol-containing epoxy matrix formed by a curing reaction between an epoxy resin and a cardanol containing Mannich base – phenalkamine. The relevance of this research is driven by the need for environmentally friendly materials with high performance characteristics. The unique properties of the cardanol-containing epoxy matrix, such as low toxicity, excellent adhesion to various surfaces, increased chemical resistance, and the ability to cure at lower temperatures, make it promising for use in industrial sectors that requiring such qualities. The environmental signifi cance of the cardanol-containing epoxy matrix is enhanced by the use of cardanol extracted from cashew nut shells, which aligns with modern trends in sustainable development and minimizing negative impacts on nature. In reviewing the literature, we have examined the advantages of Mannich bases containing cardanol over traditional epoxy hardeners, the variety of amines and aldehydes used in phenalkamine synthesis is demonstrated. Based on the results of the literature review analysis, raw materials were selected for phenalkamine synthesis based on their availability, cost-effectiveness, and technological advantages. The proposed method for synthesizing phenalkamine is based on the experience previously gained by the authors and allows obtaining phenalkamines according to established design standards. The obtained analytical and spectroscopic data of the synthesized phenalkamine indicate that the resulting product parameters meet design standards and confi rm the formation of phenalkamine structures. Additionally, a method for determining amine-proton equivalent weight using differential scanning calorimetry has been tested. The possibility of successful manufacture of a cardanol-containing epoxy matrix has been demonstrated, as well as its physical and mechanical properties have been studied and it has been determined that the cardanol-containing epoxy matrix is suitable for producing wood-composite materials with improved properties.