Полиестерни смоли: производство и обработка

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

През последните години полиестерните смоли станаха много популярни. На първо място, те са търсени като водещи компоненти при производството на фибростъкло, здрави и леки конструктивни материали.

Производство на смола: първа стъпка

Как започва производството на полиестерна смола? Този процес започва с дестилация на масло - по време на това се отделят различни вещества: бензол, етилен и пропилен. Те са необходими за производството на антихидриди, многоосновни киселини, гликоли. След готвене заедно, всички тези компоненти създават така наречената основна смола, която на определен етап трябва да се разреди със стирен. Последното вещество, например, може да бъде 50% от готовия продукт. Като част от този етап е разрешена и продажбата на готова смола, но производственият етап все още не е завършен: не трябва да забравяме за насищането с различни добавки. Благодарение на тези компоненти готовата смола придобива своите уникални свойства.

Съставът на сместа може да се променя от производителя - много зависи от това къде точно ще се използва полиестерната смола. Експертите избират най-оптималните комбинации, резултат от товаработата ще бъдат вещества с напълно различни свойства.

Производство на смола: втори етап

Важно е готовата смес да е твърда - обикновено изчакват, докато процесът на полимеризация достигне края. Ако е прекъснат и материалът е в продажба, той е само частично полимеризиран. Ако не се направи нищо с него, полимеризацията ще продължи, веществото определено ще се втвърди. Поради тези причини срокът на годност на смолата е много ограничен: колкото по-стар е материалът, толкова по-лоши са неговите крайни свойства. Полимеризацията също може да се забави - за това се използват хладилници, там не се втвърдява.

За да бъде завършен производственият етап и да се получи готовият продукт, към смолата трябва да се добавят две важни вещества: катализатор и активатор. Всеки от тях изпълнява своя собствена функция: в сместа започва генериране на топлина, което допринася за процеса на полимеризация. Тоест не е необходим източник на топлина отвън - всичко се случва без него.

Регулира се хода на процеса на полимеризация - контролират се пропорциите на компонентите. Тъй като контактът между катализатора и активатора може да доведе до експлозивна смес, последната обикновено се добавя към смолата изключително като част от производството, катализаторът се добавя преди употреба, обикновено се доставя отделно. Едва когато процесът на полимеризация приключи, веществото се втвърдява, можем да заключим, че производството на полиестерни смоли е завършено.

Оригинални смоли

Какво е товаматериал в първоначалното си състояние? Това е вискозна течност, подобна на мед, която може да варира на цвят от тъмнокафяв до светложълт. Когато се въведе определено количество втвърдители, полиестерната смола първо се сгъстява леко, след което придобива желатиново състояние. Малко по-късно консистенцията наподобява каучук, след което веществото се втвърдява (става нетопимо, неразтворимо).

Този процес се нарича втвърдяване, тъй като отнема няколко часа при нормална температура. Когато смолата е в твърдо състояние, тя прилича на твърд, издръжлив материал, който може лесно да бъде боядисан в голямо разнообразие от цветове. Като правило се използва в комбинация със стъклени тъкани (полиестерни фибростъкло), изпълнява функцията на структурен елемент за производството на различни продукти - такава е полиестерната смола. Инструкциите при работа с такива смеси са много важни. Необходимо е да се спазва всяка от точките му.

Основни характеристики

Полиестерните смоли в втвърдено състояние са отлични структурни материали. Те се характеризират с твърдост, висока якост, отлични диелектрични свойства, устойчивост на износване, химическа устойчивост. Не забравяйте, че в процеса на работа продуктите от полиестерна смола са безопасни от гледна точка на околната среда. Някои механични свойства на смесите, които се използват във връзка със стъклени тъкани, по отношение на техните характеристики наподобяват параметрите на конструкционната стомана (в някои случаи дори ги надвишават). Технологията на производство е евтина, проста, безопасна, тъй като веществото се втвърдява при нормална стайна температура.температура, дори прилагането на натиск не е необходимо. Няма емисии на летливи или други странични продукти, наблюдава се само леко свиване. По този начин, за да се произведе продукт, не са необходими скъпи обемисти инсталации и няма нужда от топлинна енергия, благодарение на което предприятията бързо овладяват както производство с голям, така и с малък капацитет. Не забравяйте за ниската цена на полиестерните смоли - тази цифра е два пъти по-ниска от тази на епоксидните аналози.

Ръст на производството

Невъзможно е да се пренебрегне фактът, че в момента производството на ненаситена полиестерна смола набира скорост всяка година - това се отнася не само за нашата страна, но и за общите чужди тенденции. Ако вярвате на мнението на експертите, тази ситуация със сигурност ще продължи в обозримо бъдеще.

Недостатъци на смолите

Разбира се, полиестерните смоли също имат някои недостатъци, като всеки друг материал. Например, стиренът се използва като разтворител по време на производството. Той е запалим и силно токсичен. В момента вече са създадени такива марки, които нямат стирол в състава си. Друг очевиден недостатък: запалимост. Немодифицираните, ненаситени полиестерни смоли горят точно като твърда дървесина. Този проблем е решен: в състава на веществото се въвеждат прахови пълнители (органични съединения с ниско молекулно тегло, съдържащи флуор и хлор, антимонов триоксид), понякога се използва химическа модификация - тетрахлорофталова,хлорендинова киселина, някои мултимери: винил хлороацетат, хлорстирен, други съединения, които съдържат хлор.

Смолата

Ако разгледаме състава на ненаситените полиестерни смоли, тук можем да отбележим многокомпонентна смес от различни химически елементи - всеки от тях изпълнява определени задачи. Основните компоненти са полиестерни смоли, изпълняват различни функции. Например, полиестерът е основният компонент. Той е продукт от реакцията на поликондензация на полиоли, които реагират с анхидриди или многоосновни киселини.

Ако говорим за многовалентни алкохоли, тогава тук се търсят диетиленгликол, етиленгликол, глицерин, пропиленгликол, дипропиленгликол. Като анхидриди се използват адипинова, фумарова киселини, фталова и малеинова анхидриди. Леенето на полиестерна смола едва ли би било възможно, ако полиестерът има ниско молекулно тегло (около 2000), когато е готов за обработка. В процеса на формоване на продукти, той се превръща в полимер с триизмерна мрежова структура, високо молекулно тегло (след въвеждането на инициатори на втвърдяване). Именно тази структура осигурява химическа устойчивост, висока якост на материала.

Разтворител-мономер

Друг задължителен компонент е разтворителят мономер. В този случай разтворителят изпълнява двойна функция. В първия случай е необходимо, за да се намали вискозитетът на смолата до ниво, което е необходимо за обработка (тъй като самият полиестертвърде дебел).

От друга страна, мономерът участва активно в процеса на съполимеризация с полиестера, поради което се осигурява оптимална скорост на полимеризация и висока дълбочина на втвърдяване на материала (ако полиестерите се разглеждат отделно, тяхното втвърдяване е доста бавно). Хидропероксидът е самият компонент, който е необходим за втвърдяване от течно състояние - това е единственият начин полиестерната смола да придобие всичките си качества. Използването на катализатор също е задължително при работа с ненаситени полиестерни смоли.

Ускорител

Тази съставка може да се добавя към полиестери както по време на производството, така и по време на обработката (преди добавянето на инициатора). Кобалтовите соли (кобалтов октоат, нафтенат) могат да се нарекат най-оптималните ускорители за полимерно втвърдяване. Полимеризацията трябва не само да се ускори, но и да се активира, въпреки че в някои случаи се забавя. Тайната е, че ако не се използват ускорители и инициатори, свободните радикали ще се образуват независимо в готовото вещество, поради което полимеризацията ще настъпи преждевременно - точно по време на съхранение. За да се предотврати това явление, забавител на втвърдяването (инхибитор) е незаменим.

Принцип на инхибитора

Механизмът на действие на този компонент е следният: той взаимодейства със свободните радикали, които периодично се появяват, което води до образуването на нискоактивни радикали или съединения, които изобщо нямат радикална природа. Функцията на инхибиторите обикновено се изпълнява от такивавещества: хинони, трикрезол, фенон, някои от органичните киселини. Полиестерите са формулирани с малки количества инхибитори по време на производството.

Други добавки

Описаните по-горе компоненти са основните, благодарение на тях е възможно да се работи с полиестерна смола като свързващо вещество. Въпреки това, както показва практиката, в процеса на формиране на продуктите, в полиестери се въвежда достатъчно голямо количество добавки, които от своя страна изпълняват различни функции и променят свойствата на оригиналното вещество. Сред тези компоненти могат да се отбележат праховите пълнители - те се въвеждат специално за намаляване на свиването, намаляване на цената на материала и повишаване на огнеустойчивостта. Трябва да се отбележи и стъклените тъкани (усилващи пълнители), използването на които се дължи на повишаване на механичните свойства. Има и други добавки: стабилизатори, пластификатори, багрила и др.

Стъклени постелки

Както по дебелина, така и по структура, фибростъклото може да бъде различно. Стъклените рогозки са фибростъкло, което се нарязва на малки парченца, дължината им варира между 12-50 мм. Елементите се залепват заедно с помощта на друго временно свързващо вещество, което обикновено е прах или емулсия. Епоксидната полиестерна смола се използва за производството на стъклени рогозки, които се състоят от влакна, подредени на случаен принцип, докато фибростъклото по външния си вид прилича на обикновена тъкан. За постигане на възможно най-висока здравина трябва да се използват различни степени на фибростъкло.

По принцип стъклените рогозки имат по-малкоздравина, но са много по-лесни за обработка. В сравнение с фибростъкло, този материал по-добре повтаря формата на матрицата. Тъй като влакната са доста къси, имат хаотична ориентация, постелката трудно може да се похвали с голяма здравина. Въпреки това, може много лесно да се импрегнира със смола, тъй като е мека, докато е рохкава и гъста, донякъде напомняща гъба. Материалът е наистина мек и формовъчен. Ламинатът, например, който е направен от такива рогозки, има отлични механични свойства, има висока устойчивост срещу атмосферни условия (дори за дълъг период от време).

Където се използват стъклени рогозки

Подложката се използва в областта на контактното формоване, за да може да се произвеждат стоки със сложни форми. Продуктите, направени от този материал, се използват в различни области:

• в корабостроителната индустрия (строителство на канута, лодки, яхти, риборези, различни вътрешни конструкции и др.);
• Стъклената постелка и полиестерната смола се използват в автомобилната индустрия (различни машинни части, цилиндри, микробуси, дифузори, резервоари, информационни панели, корпуси и др.);
• в строителната индустрия (определени дървени продукти, изграждане на автобусни навеси, преградни стени и др.).

Стъклените постелки имат различна плътност, както и дебелина. Материалът се разделя на теглото на един квадратен метър, което се измерва в грамове. Има доста тънък материал, почтиефирен (стъклен воал), има и дебел, почти като одеяло (използва се, за да се гарантира, че продуктът придобива желаната дебелина, получава необходимата здравина).