Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії
Biopolymer matrices has been synthesized on the basis of ED-20 epoxy resin and soybean oil (SbO) bearing cyclocarbonate and epoxy groups. Mono(cyanoethyl)diethylenetriamine (UP) and tris(2-hydroxyethyl)amine (TEA) were used as hardeners. Chemical structure, mechanical properties, thermo-oxidative re...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/729 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543958160637952 |
|---|---|
| author | Purikova, O. G. Gorbach, L. A. Brovko, O. O. |
| author_facet | Purikova, O. G. Gorbach, L. A. Brovko, O. O. |
| author_sort | Purikova, O. G. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:47:54Z |
| description | Biopolymer matrices has been synthesized on the basis of ED-20 epoxy resin and soybean oil (SbO) bearing cyclocarbonate and epoxy groups. Mono(cyanoethyl)diethylenetriamine (UP) and tris(2-hydroxyethyl)amine (TEA) were used as hardeners. Chemical structure, mechanical properties, thermo-oxidative resistance of the samples and their changes after contact with distilled water, alkaline or acidic environment were studied. By means of ATR-FTIR the possible formation of H-NIPU (hybrid non-isocyanate polyurethane) fragments between cyclocarbonate groups of SbO and amino groups of the hardener was demonstrated. Influence of the curing mode and the type of hardener on water absorption, chemical and thermal oxidation resistance of the developed biopolymer matrices was thoroughly investigated. UP-based biopolymer matrices showed water and alkali resistance similar to the ones of neat epoxy polymers, while TEA-based biopolymer matrices showed better resistance to the acidic medium. The thermo-oxidative stability of the chosen samples was revealed by the TGA method in an air atmosphere. It was demonstrated that epoxy polymer cured with TEA hardener were more stable than the one cured with UP hardener. The similar dependence is observed for biopolymer matrices based on TEA hardener. At the same time, the curing mode has almost no effect on ultimate tensile strength value of the samples with ED-20/UP composition. However, the addition of functionalized SbO to the epoxy matrix cured with both TEA and UP hardeners increases the ultimate tensile strength values regardless of the type of oil functionalization. As expected, all biopolymer matrices exhibited higher ultimate tensile strength compared with unmodified epoxy polymers, which provides the possibility of their further application to obtain multi-layered bioplastics. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:22Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-729 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:55Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7292025-06-19T09:47:54Z Mechanical properties, chemical and thermo-oxidative resistance of biopolymer matrices based on the epoxy resin and functionalized soybean oil Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії Purikova, O. G. Gorbach, L. A. Brovko, O. O. biopolymer matrices epoxy resin epoxidized and cyclocarbonated soybean oil chemical and thermo-oxidative resistance mechanical properties біополімерні матриці епоксидна смола епоксидована та циклокарбонатна соєва олія хімічна та термоокисна стійкість механічні властивості Biopolymer matrices has been synthesized on the basis of ED-20 epoxy resin and soybean oil (SbO) bearing cyclocarbonate and epoxy groups. Mono(cyanoethyl)diethylenetriamine (UP) and tris(2-hydroxyethyl)amine (TEA) were used as hardeners. Chemical structure, mechanical properties, thermo-oxidative resistance of the samples and their changes after contact with distilled water, alkaline or acidic environment were studied. By means of ATR-FTIR the possible formation of H-NIPU (hybrid non-isocyanate polyurethane) fragments between cyclocarbonate groups of SbO and amino groups of the hardener was demonstrated. Influence of the curing mode and the type of hardener on water absorption, chemical and thermal oxidation resistance of the developed biopolymer matrices was thoroughly investigated. UP-based biopolymer matrices showed water and alkali resistance similar to the ones of neat epoxy polymers, while TEA-based biopolymer matrices showed better resistance to the acidic medium. The thermo-oxidative stability of the chosen samples was revealed by the TGA method in an air atmosphere. It was demonstrated that epoxy polymer cured with TEA hardener were more stable than the one cured with UP hardener. The similar dependence is observed for biopolymer matrices based on TEA hardener. At the same time, the curing mode has almost no effect on ultimate tensile strength value of the samples with ED-20/UP composition. However, the addition of functionalized SbO to the epoxy matrix cured with both TEA and UP hardeners increases the ultimate tensile strength values regardless of the type of oil functionalization. As expected, all biopolymer matrices exhibited higher ultimate tensile strength compared with unmodified epoxy polymers, which provides the possibility of their further application to obtain multi-layered bioplastics. Синтезовано біополімерні матриці на основі епоксидної смоли ЕД-20 та соєвої олії (СO), що містить циклокарбонатні та епоксидні групи. Як твердники використовували моно(ціаноетил)діетилентриамін (УП) і трис(2-гідроксіетил)амін (ТЕА). Досліджено хімічну структуру, механічні властивості, термоокисну стійкість зразків та їхні зміни після контакту з дистильованою водою, лужним або кислим середовищем. За допомогою ATR-FTIR було продемонстровано можливе утворення фрагментів гібридного неізоціанатного поліуретану ( H-NIPU ) між циклокарбонатними групами СO та аміногрупами твердника. Ретельно досліджено вплив режиму тверднення та типу твердника на водопоглинання, хімічну та термоокисну стійкість розроблених біополімерних матриць. Біополімерні матриці на основі УП показали стійкість до води та лугів, подібну до стійкості чистих епоксидних полімерів, тоді як біополімерні матриці на основі TEA показали кращу стійкість до лужного та кислого середовища. Термоокисну стійкість відібраних зразків оцінювали методом ТГА в атмосфері повітря. Було продемонстровано, що епоксидний полімер, затверджений твердником TEA, був більш стабільним, ніж полімер, затверджений УП. Аналогічна залежність спостерігається для біополімерних матриць на основі твердника ТЕА. Режим тверднення практично не впливає на показники міцності на розрив зразків із складом ЕД-20/УП. Однак додавання функціоналізованої СО до епоксидної матриці, затвердженої за допомогою твердників TEA і УП, підвищує кінцеві значення міцності на розрив незалежно від типу функціональної групи. Як і очікувалося, усі біополімерні матриці показали вищі показники міцності на розрив, стійкість до води, лугу або кислоти, порівняно з немодифікованими епоксидними полімерами, що надає можливість їхнього подальшого застосування для отримання багатошарових біопластиків. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-08-31 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/729 10.15407/hftp15.02.291 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 2 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 291-300 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 2 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 291-300 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 2 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 291-300 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.02 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/729/745 Copyright (c) 2024 O. G. Purikova, L. A. Gorbach, O. O. Brovko |
| spellingShingle | біополімерні матриці епоксидна смола епоксидована та циклокарбонатна соєва олія хімічна та термоокисна стійкість механічні властивості Purikova, O. G. Gorbach, L. A. Brovko, O. O. Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title | Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title_alt | Mechanical properties, chemical and thermo-oxidative resistance of biopolymer matrices based on the epoxy resin and functionalized soybean oil |
| title_full | Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title_fullStr | Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title_full_unstemmed | Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title_short | Механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| title_sort | механічні властивості, хімічна та термоокисна стійкість біополімерних матриць на основі епоксидної смоли та функціоналізованої соєвої олії |
| topic | біополімерні матриці епоксидна смола епоксидована та циклокарбонатна соєва олія хімічна та термоокисна стійкість механічні властивості |
| topic_facet | biopolymer matrices epoxy resin epoxidized and cyclocarbonated soybean oil chemical and thermo-oxidative resistance mechanical properties біополімерні матриці епоксидна смола епоксидована та циклокарбонатна соєва олія хімічна та термоокисна стійкість механічні властивості |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/729 |
| work_keys_str_mv | AT purikovaog mechanicalpropertieschemicalandthermooxidativeresistanceofbiopolymermatricesbasedontheepoxyresinandfunctionalizedsoybeanoil AT gorbachla mechanicalpropertieschemicalandthermooxidativeresistanceofbiopolymermatricesbasedontheepoxyresinandfunctionalizedsoybeanoil AT brovkooo mechanicalpropertieschemicalandthermooxidativeresistanceofbiopolymermatricesbasedontheepoxyresinandfunctionalizedsoybeanoil AT purikovaog mehaníčnívlastivostíhímíčnatatermookisnastíjkístʹbíopolímernihmatricʹnaosnovíepoksidnoísmolitafunkcíonalízovanoísoêvoíolíí AT gorbachla mehaníčnívlastivostíhímíčnatatermookisnastíjkístʹbíopolímernihmatricʹnaosnovíepoksidnoísmolitafunkcíonalízovanoísoêvoíolíí AT brovkooo mehaníčnívlastivostíhímíčnatatermookisnastíjkístʹbíopolímernihmatricʹnaosnovíepoksidnoísmolitafunkcíonalízovanoísoêvoíolíí |