Żywice syntetyczne: produkcja, skład, struktura i zakres

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Substancje chemiczne są używane na różnych etapach procesu produkcyjnego oraz w życiu codziennym. Jedną z tych odmian są żywice syntetyczne. Substancje te różnią się składem i zakresem. Przeznaczenie żywic sztucznych może być bardzo różnorodne. W zależności od metody produkcji i składu określa się ich główne cechy. Żywice sztuczne zostaną omówione dalej.

Opis ogólny

Produkcję żywic syntetycznych rozpoczęto aktywnie na początku ubiegłego wieku. Sztuczne polimery mają szereg charakterystycznych różnic w stosunku do naturalnych odmian. Faktem jest, że kompozycja stworzona przez człowieka ma szczególne właściwości. Można je ustawić na etapie produkcji. Receptury mogą się znacznie różnić, co determinuje ich zakres.

Dzisiaj rocznie na świecie produkuje się około 5 ton sztucznych polimerów. Żywice syntetyczne i tworzywa sztuczne pozyskiwane są z przerobu węgla, ropy naftowej, gazu lub innych składników naturalnych. Otrzymane w ten sposób związki chemiczne mają niską masę cząsteczkową. Co więcej, mogą być produkowane nie tylko w postaci lepkiej, gęstej mieszanki. Może to być również proszek lub substancja granulowana.

Żywice syntetyczne i naturalne, utwardzające, zapewniają wysokiej jakości przyczepność do różnych materiałów. W kompozycjach polimerowych ta cecha jest bardziej wyraźna. Gdy sztuczna żywica stwardnieje, może tworzyć doskonałą przyczepność do betonu, metalu, szkła i innych materiałów budowlanych. Proces utwardzania przebiega w tym przypadku pod wpływem wysokich temperatur lub katalizatorów. W niektórych przypadkach prasowanie jest dodatkowo wykorzystywane w procesie tworzenia połączenia wysokiej jakości.

Niektóre sztuczne związki potrzebują tylko czasu na utwardzenie. Rezultatem jest substancja odporna na różne niekorzystne warunki, która nie boi się zmian temperatury, wpływów mechanicznych. Nie są niszczone przez wodę, zasady, kwasy, benzynę ani olej.

Takie cechy określają zakres prezentowanych preparatów. Są stabilne, w przeciwieństwie do naturalnych analogów, charakteryzują się wysoką wydajnością. Zakres ich zastosowania jest szeroki.

Funkcje produkcji

Żywica syntetyczna to polimer otrzymywany podczas określonych reakcji chemicznych. W rezultacie powstaje związek wielkocząsteczkowy o zadanym zbiorzecechy. Żywice pochodzenia sztucznego otrzymywane są w wyniku polikondensacji lub polimeryzacji. Te dwa procesy opierają się na różnych zasadach.

Polimeryzacja to seria reakcji, podczas których określona liczba elementarnych składników jest łączona w złożone cząsteczki. W takim przypadku nie powstają żadne produkty uboczne.

Polikondensacja to proces, w którym proste cząsteczki są przekształcane w złożone związki, tworząc substancje organiczne. Dzieje się to poprzez tworzenie nowych wiązań węglowych z innymi atomami.

Dziś oba rodzaje żywic są używane w różnych obszarach działalności człowieka. Wybór rodzaju materiału zależy od wymagań dotyczących wyniku wykonanej pracy. Podczas produkcji żywic syntetycznych i tworzyw sztucznych otrzymuje się dwa rodzaje związków:

• termoaktywne;
• termoplastyczny.

Żywice termoutwardzalne pochodzenia sztucznego są substancją, która może topić się tylko w określonym zakresie temperatur. Jeśli środowisko nie odpowiada danym ramom, substancja staje się nietopliwa i nierozpuszczalna. Co więcej, podobna właściwość pojawia się zarówno przy wzroście, jak i spadku temperatury powyżej ustalonej granicy.

Żywica termoplastyczna pochodzenia sztucznego zachowuje plastyczność i topliwość w każdych warunkach. W zależności od rodzaju surowca, metody produkcji można otrzymać emulsję, proszek, granulki, bloki lub arkusze materiału polimerowego.

Aplikacja

Żywice syntetyczne i naturalne są wykorzystywane w różnych dziedzinach ludzkiej działalności. Ale sztuczne opcje stały się bardziej rozpowszechnione ze względu na ich szczególne właściwości. Łatwiej jest wymienić obszary, w których nie stosuje się takich substancji, niż odwrotnie. Zakres ich zastosowania jest szeroki.

Jednym z głównych zastosowań żywic syntetycznych jest produkcja lakierów, farb, klejów i materiałów ściernych. Ze względu na ich zdolność do polimeryzacji, takie substancje mają szczególne właściwości wymagane przy produkcji sztucznego kamienia, plastiku i PCV.

Dzięki dobrej przyczepności żywica tworzy wysokiej jakości wiązanie z betonem, metalem, szkłem i całą listą innych materiałów. Sztuczne związki polimerowe są odporne na różne niekorzystne warunki.

Istnieje wiele materiałów opartych na żywicach syntetycznych. Dziś sztuczny kamień wytwarza się z polimerów. Wykonuje się z niego różne produkty, takie jak parapety, zlewozmywaki, blaty i różne meble.

Z takich materiałów powstaje monolityczna wykładzina podłogowa. Żywice syntetyczne są również wykorzystywane w obróbce drewna. Pozwalają na stworzenie wysokiej jakości powłoki na naturalne materiały. W budownictwie stosuje się różne gałęzie produkcji przemysłowej, różnorodne żywice sztucznego pochodzenia. Nawet w medycynie i przemyśle kosmetycznym takie związki znalazły swoje zastosowanie.

Żywice epoksydowe

Obecnie produkuje się wiele rodzajów żywic syntetycznych. Najbardziej znane i najszerzej stosowane kompozycje polimerowe należy rozważyć bardziej szczegółowo.

Jedną z najpopularniejszych odmian jest żywica epoksydowa. Kompozycja może mieć konsystencję płynną lub być wytwarzana w postaci stałej. Ta substancja jest bezbarwna. Żywice epoksydowe są dwuskładnikowe, wymagają użycia utwardzacza. Bez katalizatora kompozycja nie twardnieje. Aby polimeryzować szybciej, musisz podnieść temperaturę żywicy.

Epoksyd ma dobrą przyczepność. Pozwala to na mocowanie ceramiki, metalu, fajansu i szeregu innych materiałów. W swojej najczystszej postaci żywica epoksydowa jest podobna do miodu.

Ta substancja jest otrzymywana podczas polikondensacji fenolu i epilochloridryny. W reakcji biorą również udział aminy i alkohole. W tej kategorii znajduje się kilka substancji różniących się nieco właściwościami. Tak więc poliepoksydy mają niską gęstość i są w stanie dobrze wiązać się z metalem, kamieniem. Jednocześnie materiał praktycznie się nie kurczy, jest odporny na działanie kwasów.

Nieutwardzalne żywice epoksydowe to termoutwardzalne żywice syntetyczne. Mogą mieć kolor od żółtego do brązowego. Lepkość może się różnić. Są to materiały, które mogą być płynne lub stałe. Żywica epoksydowo-Dianowa rozpuszcza się w dioksanie, eterach.

Utwardzone żywice epoksydowe są nierozpuszczalne. Jako katalizator można stosować poliamidy, fenolo-formaldehydy itp.

Żywice epoksydowe są używane do produkcji klejów, które służą do tworzenia silnych wiązań między kamieniem naturalnym, betonem, ceramiką itp.

Żywice poliestrowe i akrylowe

W produkcji żywic syntetycznych i tworzyw sztucznych wyróżnia się taka różnorodność, jak związki poliestrowe. Materiał ten powstaje podczas przetwarzania alkoholi. Taka żywica pozwala na stworzenie mniej trwałego połączenia niż mieszanka epoksydowa. Ale ze względu na specyfikę produkcji odmiany poliestrowe są tańsze. Jednocześnie żywice te są łatwiejsze w obróbce.

Największymi konsumentami tego typu produktów są przemysł motoryzacyjny i stoczniowy, produkcja sprzętu oświetleniowego. Żywice poliestrowe są również potrzebne do produkcji ścianek działowych, kabin prysznicowych i parapetów. Prezentowany materiał łatwo wygina się po utwardzeniu, można go malować odpowiednimi masami.

Akrylowe żywice syntetyczne wykorzystywane są w produkcji tworzyw sztucznych, mozaiki, sztucznego kamienia. Również takie kompozycje są szeroko stosowane w trakcie prac budowlanych i remontowych w łazienkach, prysznicach, przy aranżacji fontann, pryszniców i innych rzeczy. Żywica akrylowa szybko twardnieje. Materiał jest mniej toksyczny niż preparaty wymienione wcześniej.

Żywice akrylowe są używane jako niezależny materiał lub do produkcji innych kompozycji. Dodają piasek, odłamki marmuru, a także różne pigmenty. Dlatego akryl może mieć różne odcienie. Do tej żywicy można dodać maksymalnie 50% dodatkowych składników.

Akryl wymaga utwardzacza. Po procesie polimeryzacji kompozycja jest całkowicie nieporowata, co znacznie poprawia wydajność. To znacznie rozszerza zakres materiału. Ze względu na brak porów w kompozycji produkt nie będzie malowany, gdy substancje barwiące dostaną się na powierzchnię. Jeśli blat jest wykonany z akrylu, sok z buraków nie pozostawi na nim śladu. Materiał jest w stanie wytrzymać nagrzewanie do 70 ºС. Formy do produkcji takich produktów wykonane są z gipsu, silikonu lub szkła.

Żywice z polietylenu, polipropylenu, polichlorku winylu

Porównując żywice naturalne i syntetyczne, te ostatnie mają znacznie bardziej pozytywne działanie. Ta kategoria obejmuje wiele innych odmian kompozycji.

Często w nowoczesnym przemyśle żywice polietylenowe są produkowane i używane. Charakteryzują się wysokimi wskaźnikami elastyczności, która utrzymuje się nawet przy znacznym spadku temperatury (do -60 ºС). Materiały wykonane z żywic polietylenowych są wodoodporne, nie podlegają negatywnemu wpływowi agresywnych chemikaliów. Dlatego prezentowana różnorodność żywic służy do tworzenia folii hydroizolacyjnej, a także komunikacji hydraulicznej. Żywice polietylenowe wykorzystywane są do produkcji rurociągów do substancji chemicznie czynnych, a także elementów wyposażenia medycznego, sanitarnego i higienicznego.

Kolejną popularną obecnie odmianą są żywice polipropylenowe. Otrzymuje się je podczas polimeryzacji propylenu. Jest to gaz pozyskiwany w procesie krakingu produktów.przemysł rafinacji ropy naftowej. Oparty na żywicach syntetycznych polipropylen jest używany do produkcji rur, materiałów dekoracyjnych, folii gazoszczelnych, a także części do aparatury chemicznej.

Innym rodzajem żywicy znanym we współczesnym przemyśle jest polichlorek winylu. Otrzymuje się go podczas polimeryzacji. Proces wykorzystuje chlorek winylu, gaz o zapachu eteru i bezbarwny.

Żywica PVC jest produkowana w postaci granulek. Materiał jest odporny na wysokie temperatury, nie traci swoich właściwości na mrozie. Posiada również właściwości dielektryczne. Materiał ten jest szeroko stosowany do produkcji hydroizolacji, linoleum, folii do sufitów napinanych, materiałów dekoracyjnych itp.

Poliizobutyl, polistyren, octan winylu

Żywice poliizobutylowe są szeroko stosowane w nowoczesnym przemyśle, otrzymywane w procesie polimeryzacji w temperaturze około 100 ºС. Ten materiał przypomina wyglądem gumę. Jest elastyczny, stosowany jako składnik antykorozyjny. Nie przepuszcza wody, dzięki czemu powierzchnie metalowe są niezawodnie chronione przed reakcjami utleniania. Lakiery i masy uszczelniające są wykonane z poliizobutylenu.

Syntetyczne żywice polistyrenowe są otrzymywane w procesie polimeryzacji. Rezultatem jest bezbarwna żywica, która jest używana do produkcji emalii, lateksu i folii hydroizolacyjnych. Z polimeru tworzone są również materiały izolacyjne.

Żywice z polioctanu winylu sąpolimery utworzone z estru kwasu octowego i alkoholu winylowego. Jest to bezbarwna ciecz o dużej mobilności.

Materiał nie jest odporny na zasady i kwasy. Polioctan winylu lekko pęcznieje w wodzie. Jest rozpuszczalny w estrach i alkoholach oraz węglowodorach aromatycznych.

Materiał pozwala na stworzenie mocnego połączenia kamienia, szkła. Dlatego polioctan winylu znajduje szerokie zastosowanie w produkcji lakierów i klejów. W dekoracji wnętrz budynku materiały te są również szeroko stosowane.

Żywice poliakrylanowe

Na bazie żywicy akrylowej powstają związki poliakrylanowe, do których podczas produkcji dodawany jest kwas metakrylowy. Jest to przezroczysta masa szklista, która jest wykorzystywana do produkcji różnych folii, roztworów. Na przykład poliakrylan jest używany do tworzenia materiału, który jest powlekany na betonie, aby był wodoodporny. Służy również do wykonywania różnych podkładów do prac wewnętrznych.

Polimery polikondensacyjne są produkowane w specjalny sposób. W trakcie takiego procesu powstaje substancja wielkocząsteczkowa poprzez połączenie znacznej liczby cząsteczek tego samego lub różnych typów. W tym celu miesza się składniki o niskiej masie cząsteczkowej. Reakcja zachodzi z uwolnieniem wody, amoniaku, chlorowodoru.

Grupa formaldehydowa

Biorąc pod uwagę odmiany żywic syntetycznych, należy również zwrócić uwagę na grupę formaldehydową. Jedną z takich substancji jest formaldehyd fenolowy. Tenżywica jest otrzymywana przez połączenie różnych fenoli i formaldehydu.

Rezultatem jest substancja, która jest bardzo trwała i odporna na wysokie temperatury. Materiał ten wykorzystywany jest do produkcji płyt pilśniowych, płyt wiórowych. Zajmuje się również produkcją laminatów, klejów, mastyksu, lakierów.

Najbardziej znanymi materiałami na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych są lakier bakelitowy, polimer B. Materiał ten pozwala na tworzenie powłok odpornych chemicznie, stosowanych w klejeniu na gorąco azbestocementu, przy łączeniu różnych materiałów budowlanych.

Związki aminoformaldehydowe są otrzymywane przez polikondensację melaminy i formaldehydu z mocznikiem. Jednocześnie tworzone są ściśle uregulowane warunki. Rezultatem jest bezbarwna substancja, która jest stosunkowo niedroga. Służy do tworzenia izolacji termicznych, klejów i laminatów.

Żywice poliuretanowe

Żywice poliuretanowe to polimery typu krystalicznego. Charakteryzują się wysokimi właściwościami topienia. Żywice te otrzymuje się w reakcji diizokananianów i alkoholi wielowodorotlenowych. Substancja topi się w niskiej temperaturze, ma lekką higroskopijność. Żywica poliuretanowa jest odporna na warunki atmosferyczne, tlen, ozon, zasady i kwasy.

Poliuretany są używane do tworzenia klejów. Służą do klejenia płyt kamiennych, innychmateriały budowlane.

Wiele polimerów jest stosowanych w budownictwie, obróbce drewna, inżynierii i innych gałęziach nowoczesnej produkcji. Posiadają wymagane właściwości, tworząc trwałe, mocne połączenia, wodoodporne powłoki.