Контроль отверждения эпоксидной смолы по содержанию свободного бисфенола А методом ТСХ

Abstract

A method of determination of free bisphenol A (BPA) by TLC in combination with digital colorimetry (DC) was used to control the curing process of ED-20 brand epoxy resin. For the development of BPA chromatographic stains, 2 color reactions were used. According to the colorimetric parameters of the 2 electronic images of the developed spots in the RGB color model, petal diagrams (PD) were constructed whose geometric parameters (area, perimeter, shape) depend on the nature and concentration of the analyte. Amin type hardeners - polyethylene polyamine (PEPA) and Ethal-45M were used in these studies. The formal kinetics of BPA transformations in the reaction mass satisfies the first-order equation satisfactorily. During the curing reaction of ED-20 resin with PEPA hardener at 100 оС, the BPA half-conversion period is ~ 14 min, and when using Ethal-45M at 50 оС it is reduced to ~ 6 min. The curing control was carried out b y the IR- spectroscopy method. This method makes it possible to control the change of the content of the epoxy groups in the resin based on the variation of the characteristic bands (915 cm-1) optical density, but it is not sufficiently effective in controlling the content of the hydroxyl groups of the phenolic type. The data obtained by the TLC method in tandem with the DC complement the IR- spectroscopic information well and demonstrate the high specificity of this technique with respect to the -OH groups of the phenolic type, which makes it possible to control the content of the free BPA in the samples of cured epoxy resins.

В контроле процесса отверждения эпоксидной смолы марки ЭД-20 использовали методику определения в ней свободного бисфенола А (БФА) с помощью ТСХ в сочетании с цифровой цветометрией (ЦЦМ). Для проявления хроматографических пятен БФА применяли две цветных реакции. По цветометрическим параметрам двух электронных изображений проявленных пятен в цветовой модели RGB строили лепестковые диаграммы (ЛД), геометрические параметры которых (площадь, периметр, форма) зависят от природы и концентрации аналита. В исследованиях использовали отвердители аминного типа – полиэтиленполиамин (ПЭПА) и Этал–45М. Формальная кинетика превращений БФА в реакционной массе удовлетворительно подчиняется уравнению первого порядка. В ходе реакции отверждения смолы ЭД-20 отвердителем ПЭПА при 100 оС период полупревращения БФА равен ~ 14 минутам, а при использовании Этал-45М при 50 оС он сокращается до ~ 6 минут. Контроль отверждения осуществляли также методом ИК-спектроскопии. Этот метод позволяет контролировать изменение содержания в смоле эпоксидных групп по изменению оптической плотности характеристических полос (915 см-1), но недостаточно эффективен в контроле содержания групп ‒ОН фенольного типа. Данные, полученные методом ТСХ в тандеме с ЦЦМ, хорошо дополняют ИК-спектроскопическую информацию, демонстрируют высокую специфичность методики по отношению к группам ‒OH фенольного типа, что позволяет контролировать содержание свободного БФА в образцах отвержденных эпоксидных смол.