Poliestrske smole: proizvodnja in rokovanje

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

V zadnjih letih so poliestrske smole postale zelo priljubljene. Najprej so povpraševani kot vodilni sestavni deli pri proizvodnji steklenih vlaken, močnih in lahkih konstrukcijskih materialov.

Izdelava smole: prvi korak

Kako se začne proizvodnja poliestrske smole? Ta proces se začne z destilacijo olja - med tem se sproščajo različne snovi: benzen, etilen in propilen. Potrebni so za proizvodnjo antihidridov, polibazičnih kislin, glikolov. Po skupnem kuhanju vse te komponente ustvarijo tako imenovano osnovno smolo, ki jo je treba v določeni fazi razredčiti s stirenom. Zadnja snov je na primer lahko 50 % končnega izdelka. V okviru te faze je dovoljena tudi prodaja že pripravljene smole, vendar proizvodna faza še ni končana: ne smemo pozabiti na nasičenost z različnimi dodatki. Zahvaljujoč tem komponentam končna smola pridobi svoje edinstvene lastnosti.

Sestavo mešanice lahko proizvajalec spremeni – veliko je odvisno od tega, kje točno bo uporabljena poliestrska smola. Strokovnjaki izberejo najbolj optimalne kombinacije, rezultat tegadelo bodo snovi s popolnoma različnimi lastnostmi.

Proizvodnja smole: druga faza

Pomembno je, da je končna zmes trdna – običajno počakajo, da se proces polimerizacije zaključi. Če je prekinjen in je material v prodaji, je le delno polimeriziran. Če se z njim ne naredi nič, se bo polimerizacija nadaljevala, snov se bo zagotovo strdila. Iz teh razlogov je rok uporabnosti smole zelo omejen: starejši ko je material, slabše so njegove končne lastnosti. Polimerizacijo lahko tudi upočasnimo - za to se uporabljajo hladilniki, tam ne pride do strjevanja.

Da je proizvodna faza zaključena in končni izdelek dobimo, je treba smoli dodati tudi dve pomembni snovi: katalizator in aktivator. Vsak od njih opravlja svojo funkcijo: v mešanici se začne nastajanje toplote, kar prispeva k procesu polimerizacije. To pomeni, da vir toplote od zunaj ni potreben - vse se zgodi brez njega.

Potek polimerizacijskega procesa je reguliran - nadzorovani so deleži komponent. Ker lahko pri stiku med katalizatorjem in aktivatorjem nastane eksplozivna zmes, slednjo smoli običajno dodajamo izključno v sklopu proizvodnje, katalizator dodamo pred uporabo, običajno je dobavljen posebej. Šele ko je postopek polimerizacije zaključen, se snov strdi, lahko sklepamo, da je proizvodnja poliestrskih smol končana.

Originalne smole

Kaj je tomaterial v prvotnem stanju? Je viskozna tekočina, podobna medu, ki ima lahko barvo od temno rjave do svetlo rumene. Ko vnesemo določeno količino trdilcev, se poliestrska smola najprej nekoliko zgosti, nato pa pridobi želatinasto stanje. Malo kasneje je konsistenca podobna gumi, nato se snov strdi (postane netopljiva, netopna).

Ta postopek se imenuje strjevanje, saj pri normalni temperaturi traja nekaj ur. Ko je smola v trdnem stanju, je podobna trdemu, trpežnemu materialu, ki ga je mogoče zlahka barvati v najrazličnejših barvah. Praviloma se uporablja v kombinaciji s steklenimi tkaninami (poliestrska steklena vlakna), opravlja funkcijo strukturnega elementa za izdelavo različnih izdelkov - kot je poliestrska smola. Navodila pri delu s takšnimi mešanicami so zelo pomembna. Upoštevati je treba vsako od njegovih točk.

Ključne funkcije

Poliestrske smole v strjenem stanju so odlični strukturni materiali. Odlikujejo jih trdota, visoka trdnost, odlične dielektrične lastnosti, odpornost proti obrabi, kemična odpornost. Ne pozabite, da so v procesu delovanja izdelki iz poliestrske smole varni z okoljskega vidika. Nekatere mehanske lastnosti mešanic, ki se uporabljajo v povezavi s steklenimi tkaninami, so po svojih lastnostih podobne parametrom konstrukcijskega jekla (v nekaterih primerih jih celo presegajo). Tehnologija izdelave je poceni, enostavna, varna, saj se snov strdi pri normalni sobni temperaturi.temperature, tudi uporaba pritiska ni potrebna. Ni emisij hlapnih ali drugih stranskih produktov, opaziti je le rahlo krčenje. Tako za proizvodnjo izdelka niso potrebne drage obsežne inštalacije in ni potrebe po toplotni energiji, zahvaljujoč kateri podjetja hitro obvladajo tako veliko in majhno proizvodnjo. Ne pozabite na nizke stroške poliestrskih smol - ta številka je dvakrat nižja kot pri epoksi analogih.

Rast proizvodnje

Nemogoče je prezreti dejstvo, da trenutno proizvodnja nenasičene poliestrske smole vsako leto pridobiva zagon - to ne velja samo za našo državo, ampak tudi za splošne tuje trende. Če verjamete mnenju strokovnjakov, se bo to stanje v bližnji prihodnosti zagotovo nadaljevalo.

Slabosti smol

Seveda imajo poliestrske smole tudi nekaj slabosti, tako kot vsak drug material. Na primer, stiren se uporablja kot topilo med proizvodnjo. Je vnetljiv in zelo strupen. Trenutno so že nastale takšne znamke, ki v svoji sestavi nimajo stirena. Druga očitna pomanjkljivost: vnetljivost. Nespremenjene, nenasičene poliestrske smole gorijo tako kot trdi les. Ta problem je rešen: v sestavo snovi se vnesejo polnila v prahu (organske spojine z nizko molekulsko maso, ki vsebujejo fluor in klor, antimonov trioksid), včasih se uporablja kemična modifikacija - tetrakloroftalna,klorendinska kislina, nekateri multimeri: vinilkloroacetat, klorostiren, druge spojine, ki vsebujejo klor.

Sestava smole

Če upoštevamo sestavo nenasičenih poliestrskih smol, lahko tukaj opazimo večkomponentno mešanico kemičnih elementov različne narave - vsak od njih opravlja določene naloge. Glavne komponente so poliestrske smole, ki opravljajo različne funkcije. Na primer, poliester je glavna sestavina. Je produkt polikondenzacijske reakcije poliolov, ki reagirajo z anhidridi ali polibazičnimi kislinami.

Če govorimo o polihidričnih alkoholih, potem so tukaj povpraševani dietilen glikol, etilen glikol, glicerin, propilen glikol, dipropilen glikol. Kot anhidridi se uporabljajo anhidridi adipinske, fumarne, ftalne in maleinske kisline. Ulivanje poliestrske smole bi bilo komaj mogoče, če bi imel poliester nizko molekulsko maso (približno 2000), ko je pripravljen za predelavo. V procesu oblikovanja izdelkov se spremeni v polimer s tridimenzionalno mrežno strukturo, visoko molekulsko maso (po uvedbi iniciatorjev strjevanja). Prav ta struktura zagotavlja kemično odpornost, visoko trdnost materiala.

solvent-monomer

Druga obvezna sestavina je topilni monomer. V tem primeru topilo opravlja dvojno funkcijo. V prvem primeru je potrebno, da se viskoznost smole zmanjša na raven, ki je potrebna za obdelavo (saj poliester sampredebel).

Po drugi strani monomer aktivno sodeluje v procesu kopolimerizacije s poliestrom, zaradi česar je zagotovljena optimalna hitrost polimerizacije in visoka globina strjevanja materiala (če poliestre obravnavamo ločeno, je njihovo strjevanje precej počasi). Hidroperoksid je tista komponenta, ki je potrebna za strjevanje iz tekočega stanja - le tako poliestrska smola pridobi vse svoje lastnosti. Pri delu z nenasičenimi poliestrskimi smolami je obvezna tudi uporaba katalizatorja.

pospeševalnik

Ta sestavina se lahko doda poliestrom tako med proizvodnjo kot med predelavo (pred dodatkom iniciatorja). Kob altove soli (kob altov oktoat, naftenat) lahko imenujemo najbolj optimalni pospeševalci za strjevanje polimerov. Polimerizacijo je treba ne le pospešiti, temveč tudi aktivirati, čeprav se v nekaterih primerih upočasni. Skrivnost je v tem, da se, če ne uporabimo pospeševalnikov in iniciatorjev, v končni snovi samostojno tvorijo prosti radikali, zaradi česar bo polimerizacija nastala prezgodaj - prav med skladiščenjem. Da bi preprečili ta pojav, je nepogrešljiv zaviralec strjevanja (inhibitor).

Načelo zaviralca

Mehanizem delovanja te komponente je naslednji: deluje v interakciji s prostimi radikali, ki se občasno pojavljajo, kar povzroči nastanek nizko aktivnih radikalov ali spojin, ki sploh nimajo radikalne narave. Funkcijo inhibitorjev običajno opravljajo takšnisnovi: kinoni, trikrezol, fenon, nekatere organske kisline. Poliestri so med proizvodnjo oblikovani z majhnimi količinami inhibitorjev.

Drugi dodatki

Zgoraj opisane komponente so glavne, zahvaljujoč njim je mogoče delati s poliestrsko smolo kot vezivom. Vendar, kot kaže praksa, se v procesu oblikovanja izdelkov v poliestre vnese dovolj velika količina dodatkov, ki pa opravljajo različne funkcije in spreminjajo lastnosti prvotne snovi. Med temi komponentami je mogoče omeniti prašna polnila - uvedena so posebej za zmanjšanje krčenja, znižanje stroškov materiala in povečanje požarne odpornosti. Opozoriti je treba tudi na steklene tkanine (ojačitvena polnila), katerih uporaba je posledica povečanja mehanskih lastnosti. Obstajajo tudi drugi dodatki: stabilizatorji, mehčalci, barvila itd.

steklene preproge

Tako po debelini kot po strukturi so steklena vlakna lahko različna. Steklene preproge so steklena vlakna, ki so narezana na majhne koščke, njihova dolžina se giblje med 12-50 mm. Elemente zlepimo z drugim začasnim vezivom, ki je običajno prah ali emulzija. Za izdelavo steklenih preprog se uporablja epoksi poliestrska smola, ki so sestavljena iz naključno razporejenih vlaken, medtem ko steklena vlakna po videzu spominjajo na navadno tkanino. Za dosego največje možne trdnosti je treba uporabiti različne vrste steklenih vlaken.

Na splošno imajo steklene preproge manjmoč, vendar jih je veliko lažje obdelati. V primerjavi s steklenimi vlakni ta material bolje ponavlja obliko matrice. Ker so vlakna precej kratka, imajo kaotično orientacijo, se podloga skoraj ne more pohvaliti z veliko trdnostjo. Lahko pa ga zelo enostavno prepojimo s smolo, saj je mehka, medtem ko je ohlapna in gosta, kar nekoliko spominja na gobo. Material je res mehak in gibljiv. Laminat, na primer, ki je izdelan iz takšnih preprog, ima odlične mehanske lastnosti, ima visoko odpornost proti atmosferskim razmeram (tudi v daljšem časovnem obdobju).

Kje se uporabljajo steklene blazine

Preproga se uporablja na področju kontaktnega oblikovanja za izdelavo izdelkov kompleksnih oblik. Izdelki iz tega materiala se uporabljajo na različnih področjih:

• v ladjedelništvu (gradnja kanujev, čolnov, jaht, rezalcev rib, različnih notranjih struktur itd.);
• Steklena blazina in poliestrska smola se uporabljajo v avtomobilski industriji (različni strojni deli, cilindri, kombiji, difuzorji, rezervoarji, informacijske plošče, ohišja itd.);
• v gradbeništvu (določeni lesni izdelki, gradnja avtobusnih nadstrešnic, predelnih sten itd.).

Steklene preproge imajo različno gostoto, pa tudi debelino. Material se deli s težo enega kvadratnega metra, ki se meri v gramih. Obstaja dokaj tanek material, skorajzračna (steklena tančica), obstaja tudi debela, skoraj kot odeja (uporablja se za zagotovitev, da izdelek pridobi želeno debelino, pridobi zahtevano trdnost).