Żywice poliestrowe: produkcja i obsługa

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

W ostatnich latach żywice poliestrowe stały się bardzo popularne. Przede wszystkim są poszukiwane jako wiodące komponenty podczas produkcji włókna szklanego, mocnych i lekkich materiałów konstrukcyjnych.

Wytwarzanie żywicy: pierwszy krok

Jak zaczyna się produkcja żywicy poliestrowej? Proces ten rozpoczyna się od destylacji oleju - podczas tego uwalniane są różne substancje: benzen, etylen i propylen. Są niezbędne do produkcji antywodorków, kwasów wielozasadowych, glikoli. Wszystkie te składniki po wspólnym ugotowaniu tworzą tzw. żywicę bazową, którą na pewnym etapie należy rozcieńczyć styrenem. Na przykład ostatnia substancja może stanowić 50% gotowego produktu. W ramach tego etapu dozwolona jest również sprzedaż gotowej żywicy, ale etap produkcji nie jest jeszcze zakończony: nie należy zapominać o nasycaniu różnymi dodatkami. To właśnie dzięki tym składnikom gotowa żywica nabiera swoich wyjątkowych właściwości.

Skład mieszanki może być zmieniony przez producenta - wiele zależy od tego, gdzie dokładnie żywica poliestrowa zostanie zastosowana. Eksperci wybierają najbardziej optymalne kombinacje, czego wynikiempracy będą substancje o zupełnie innych właściwościach.

Produkcja żywicy: drugi etap

Ważne jest, aby gotowa mieszanka była stała - zwykle czeka się, aż proces polimeryzacji dobiegnie końca. Jeśli zostanie przerwany, a materiał jest w sprzedaży, jest tylko częściowo spolimeryzowany. Jeśli nic z tym nie zrobimy, polimeryzacja będzie kontynuowana, substancja na pewno stwardnieje. Z tych powodów trwałość żywicy jest bardzo ograniczona: im starszy materiał, tym gorsze właściwości końcowe. Polimeryzację można również spowolnić - do tego służą lodówki, nie dochodzi tam do utwardzenia.

Aby zakończyć etap produkcji i otrzymać gotowy produkt, do żywicy należy również dodać dwie ważne substancje: katalizator i aktywator. Każdy z nich spełnia swoją funkcję: w mieszaninie rozpoczyna się wytwarzanie ciepła, co przyczynia się do procesu polimeryzacji. Oznacza to, że źródło ciepła z zewnątrz nie jest wymagane – wszystko dzieje się bez niego.

Przebieg procesu polimeryzacji jest regulowany - kontrolowane są proporcje składników. Ponieważ kontakt pomiędzy katalizatorem i aktywatorem może skutkować powstaniem mieszaniny wybuchowej, ten ostatni jest zwykle dodawany do żywicy wyłącznie w ramach produkcji, katalizator jest dodawany przed użyciem, zwykle jest dostarczany oddzielnie. Dopiero po zakończeniu procesu polimeryzacji, substancja twardnieje, możemy stwierdzić, że produkcja żywic poliestrowych została zakończona.

Oryginalne żywice

Co to jestmateriał w stanie pierwotnym? Jest to podobny do miodu, lepki płyn, który może mieć kolor od ciemnobrązowego do jasnożółtego. Po wprowadzeniu pewnej ilości utwardzaczy żywica poliestrowa najpierw nieco gęstnieje, a następnie uzyskuje stan galaretowaty. Nieco później konsystencja przypomina gumę, następnie substancja twardnieje (staje się nietopliwa, nierozpuszczalna).

Ten proces nazywa się utwardzaniem, ponieważ w normalnej temperaturze trwa kilka godzin. Żywica w stanie stałym przypomina twardy, trwały materiał, który można łatwo barwić na wiele różnych kolorów. Z reguły stosuje się go w połączeniu z tkaninami szklanymi (włókno szklane poliestrowe), pełni funkcję elementu konstrukcyjnego do produkcji różnych produktów - np. Żywicy poliestrowej. Instrukcje dotyczące pracy z takimi mieszaninami są bardzo ważne. Konieczne jest przestrzeganie każdego z jego punktów.

Kluczowe cechy

Żywice poliestrowe w stanie utwardzonym są doskonałymi materiałami konstrukcyjnymi. Charakteryzują się twardością, dużą wytrzymałością, doskonałymi właściwościami dielektrycznymi, odpornością na zużycie, odpornością chemiczną. Nie zapominaj, że w trakcie eksploatacji produkty wykonane z żywicy poliestrowej są bezpieczne z punktu widzenia ochrony środowiska. Niektóre właściwości mechaniczne mieszanek stosowanych w połączeniu z tkaninami szklanymi pod względem parametrów przypominają parametry stali konstrukcyjnej (w niektórych przypadkach nawet je przekraczają). Technologia produkcji jest tania, prosta, bezpieczna, ponieważ substancja utwardzana jest w normalnej temperaturze pokojowej.temperatura, nawet zastosowanie ciśnienia nie jest wymagane. Nie ma emisji lotnych lub innych produktów ubocznych, obserwuje się jedynie nieznaczny skurcz. Tym samym do wytworzenia produktu nie są potrzebne drogie, wielkogabarytowe instalacje, a także energia cieplna, dzięki czemu przedsiębiorstwa szybko opanowują zarówno produkcję wielko- jak i mało wydajną. Nie zapomnij o niskim koszcie żywic poliestrowych - liczba ta jest dwa razy niższa niż w przypadku odpowiedników epoksydowych.

Wzrost produkcji

Nie można pominąć faktu, że w tej chwili produkcja nienasyconej żywicy poliestrowej z roku na rok nabiera tempa – dotyczy to nie tylko naszego kraju, ale także ogólnych trendów zagranicznych. Jeśli wierzyć opinii ekspertów, ta sytuacja z pewnością będzie się utrzymywać w dającej się przewidzieć przyszłości.

Wady żywic

Oczywiście żywice poliestrowe mają również pewne wady, jak każdy inny materiał. Na przykład styren jest używany jako rozpuszczalnik podczas produkcji. Jest łatwopalny i wysoce toksyczny. W tej chwili powstały już takie marki, które nie mają w swoim składzie styrenu. Kolejna oczywista wada: łatwopalność. Niemodyfikowane, nienasycone żywice poliestrowe palą się jak drewno twarde. Ten problem został rozwiązany: do składu substancji wprowadza się wypełniacze proszkowe (związki organiczne o małej masie cząsteczkowej zawierające fluor i chlor, trójtlenek antymonu), czasami stosuje się modyfikację chemiczną - tetrachloroftalową,kwas chlorendowy, niektóre multimery: chlorooctan winylu, chlorostyren, inne związki zawierające chlor.

Kompozycja żywicy

Jeżeli weźmiemy pod uwagę skład nienasyconych żywic poliestrowych, tutaj możemy zauważyć wieloskładnikową mieszaninę pierwiastków chemicznych o różnym charakterze – każdy z nich spełnia określone zadania. Głównymi składnikami są żywice poliestrowe, pełnią one różne funkcje. Na przykład głównym składnikiem jest poliester. Jest produktem reakcji polikondensacji polioli reagujących z bezwodnikami lub kwasami wielozasadowymi.

Jeżeli mówimy o alkoholach wielowodorotlenowych, to jest tutaj popyt na glikol dietylenowy, glikol etylenowy, glicerynę, glikol propylenowy, glikol dipropylenowy. Jako bezwodniki stosuje się kwasy adypinowy, fumarowy, bezwodnik ftalowy i maleinowy. Odlewanie żywicy poliestrowej byłoby prawie niemożliwe, gdyby poliester miał niską masę cząsteczkową (około 2000) w stanie gotowym do przetwarzania. W procesie formowania produktów zamienia się w polimer o trójwymiarowej strukturze sieciowej, dużej masie cząsteczkowej (po wprowadzeniu inicjatorów utwardzania). To właśnie ta struktura zapewnia odporność chemiczną, wysoką wytrzymałość materiału.

Rozpuszczalnik-monomer

Kolejnym obowiązkowym składnikiem jest monomer będący rozpuszczalnikiem. W tym przypadku rozpuszczalnik pełni podwójną funkcję. W pierwszym przypadku jest to wymagane w celu zmniejszenia lepkości żywicy do poziomu wymaganego do przetwarzania (ponieważ sam poliesterzbyt gruby).

Z drugiej strony monomer bierze czynny udział w procesie kopolimeryzacji z poliestrem, dzięki czemu zapewniona jest optymalna szybkość polimeryzacji i duża głębokość utwardzenia materiału (jeśli poliestry rozpatrywane są oddzielnie, ich utwardzanie jest całkiem wolno). Wodorotlenek jest tym samym składnikiem, który jest wymagany do zestalenia się ze stanu ciekłego - tylko w ten sposób żywica poliestrowa uzyskuje wszystkie swoje właściwości. Stosowanie katalizatora jest również obowiązkowe podczas pracy z nienasyconymi żywicami poliestrowymi.

Akcelerator

Ten składnik można dodawać do poliestrów zarówno podczas produkcji, jak i podczas przetwarzania (przed dodaniem inicjatora). Sole kob altu (oktanian kob altu, naftenian) można nazwać najbardziej optymalnymi przyspieszaczami utwardzania polimerów. Polimeryzacja musi być nie tylko przyspieszona, ale także aktywowana, choć w niektórych przypadkach jest spowolniona. Sekret polega na tym, że jeśli nie zastosuje się akceleratorów i inicjatorów, w gotowej substancji niezależnie uformują się wolne rodniki, dzięki czemu polimeryzacja nastąpi przedwcześnie - już podczas przechowywania. Aby zapobiec temu zjawisku, niezbędny jest opóźniacz utwardzania (inhibitor).

Zasada inhibitora

Mechanizm działania tego składnika jest następujący: oddziałuje on z powstającymi okresowo wolnymi rodnikami, w wyniku czego powstają rodniki o niskiej aktywności lub związki, które w ogóle nie mają charakteru rodnikowego. Funkcję inhibitorów pełni zazwyczaj m.insubstancje: chinony, trikrezol, fenon, niektóre kwasy organiczne. Poliestry są formułowane z niewielkimi ilościami inhibitorów podczas produkcji.

Inne suplementy

Opisane powyżej składniki są głównymi, to dzięki nim możliwa jest praca z żywicą poliestrową jako spoiwem. Jednak, jak pokazuje praktyka, w procesie formowania produktów do poliestrów wprowadzana jest odpowiednio duża ilość dodatków, które z kolei pełnią różnorodne funkcje i modyfikują właściwości pierwotnej substancji. Wśród tych składników można zauważyć wypełniacze proszkowe - wprowadzane są specjalnie w celu zmniejszenia skurczu, obniżenia kosztów materiału, zwiększenia odporności ogniowej. Należy również zwrócić uwagę na tkaniny szklane (wypełniacze wzmacniające), których zastosowanie wynika ze wzrostu właściwości mechanicznych. Istnieją inne dodatki: stabilizatory, plastyfikatory, barwniki itp.

Maty szklane

Zarówno pod względem grubości, jak i struktury, włókno szklane może być różne. Maty szklane to włókno szklane, które jest posiekane na małe kawałki, ich długość waha się w granicach 12-50 mm. Elementy są sklejane innym spoiwem tymczasowym, którym najczęściej jest proszek lub emulsja. Żywica poliestrowo-epoksydowa służy do produkcji mat szklanych, które składają się z włókien ułożonych losowo, a włókno szklane swoim wyglądem przypomina zwykłą tkaninę. Aby osiągnąć najwyższą możliwą wytrzymałość, należy stosować różne gatunki włókna szklanego.

Ogólnie rzecz biorąc, maty szklane mają mniejsiłę, ale są znacznie łatwiejsze do przetworzenia. W porównaniu z włóknem szklanym materiał ten lepiej powtarza kształt matrycy. Ponieważ włókna są dość krótkie, mają chaotyczną orientację, mata z trudem może pochwalić się dużą wytrzymałością. Można go jednak bardzo łatwo zaimpregnować żywicą, ponieważ jest miękki, a jednocześnie luźny i gruby, przypominający nieco gąbkę. Materiał jest naprawdę miękki i podatny na formowanie. Na przykład laminat, który jest wykonany z takich mat, ma doskonałe właściwości mechaniczne, ma wysoką odporność na warunki atmosferyczne (nawet w długim okresie).

Gdzie używane są maty szklane

Mata jest używana w dziedzinie formowania kontaktowego, aby móc wytwarzać towary o skomplikowanych kształtach. Produkty wykonane z tego materiału są używane w różnych obszarach:

• w przemyśle stoczniowym (budowa kajaków, łodzi, jachtów, kutrów rybnych, różnych konstrukcji wewnętrznych itp.);
• Mata szklana i żywica poliestrowa są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym (różne części maszyn, cylindry, furgonetki, dyfuzory, zbiorniki, tablice informacyjne, obudowy itp.);
• w branży budowlanej (niektóre wyroby z drewna, budowa wiat przystankowych, ścianek działowych itp.).

Maty szklane mają różną gęstość, a także grubość. Materiał dzieli się przez wagę jednego metra kwadratowego, która jest mierzona w gramach. Jest dość cienki materiał, prawieprzewiewny (szklany welon), jest też gruby, prawie jak koc (służy do tego, aby produkt uzyskał żądaną grubość, uzyskał wymaganą wytrzymałość).