Synteettiset hartsit: tuotanto, koostumus, rakenne ja laajuus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kemikaaleja käytetään tuotantoprosessin eri vaiheissa ja jokapäiväisessä elämässä. Yksi näistä lajikkeista on synteettiset hartsit. Nämä aineet eroavat koostumuksesta ja laajuudesta. Keinotekoisten hartsien käyttötarkoitukset voivat olla hyvin erilaisia. Niiden tärkeimmät ominaisuudet määritetään valmistusmenetelmästä ja koostumuksesta riippuen. Keinotekoisista hartseista keskustellaan lisää.

Yleinen kuvaus

Synteettisten hartsien tuotanto aloitettiin aktiivisesti viime vuosisadan alussa. Keinotekoisilla polymeereillä on useita luonteenomaisia eroja luonnollisiin lajikkeisiin. Tosiasia on, että ihmisen luomalla koostumuksella on erityisiä ominaisuuksia. Ne voidaan asettaa valmistusvaiheessa. Formulaatiot voivat vaihdella merkittävästi, mikä määrittää niiden laajuuden.

Maailmassa tuotetaan nykyään noin 5 tonnia keinotekoisia polymeerejä vuosittain. Synteettisiä hartseja ja muoveja saadaan hiilen, öljyn, kaasun tai muiden luonnonkomponenttien käsittelystä. Tällä tavalla saaduilla kemiallisilla yhdisteillä on pieni molekyylipaino. Lisäksi niitä voidaan valmistaa paitsi tahmean paksun seoksen muodossa. Se voi olla myös jauhe tai rakeinen aine.

Synteettiset ja luonnonhartsit, kovettuvat, takaavat korkealaatuisen tarttuvuuden erilaisiin materiaaleihin. Polymeerikoostumuksissa tämä ominaisuus on selvempi. Kun tekohartsi kovettuu, se voi muodostaa erinomaisen tarttuvuuden betoniin, metalliin, lasiin ja muihin rakennusmateriaaleihin. Kovetusprosessi tapahtuu tässä tapauksessa korkeiden lämpötilojen tai katalyyttien vaikutuksesta. Joissakin tapauksissa laadukkaan yhteyden luomiseen käytetään lisäksi painamista.

Jotkin keinotekoiset yhdisteet tarvitsevat vain aikaa kovettuaan. Tuloksena on erilaisia haitallisia olosuhteita kestävä aine, joka ei pelkää lämpötilan muutoksia, mekaanisia vaikutuksia. Vesi, alkali, happo, bensiini tai öljy eivät tuhoa niitä.

Tällaiset ominaisuudet määräävät esitettyjen formulaatioiden laajuuden. Ne ovat vakaita, toisin kuin luonnolliset analogit, niille on ominaista korkea suorituskyky. Niiden sovellusalue on laaja.

Tuotantoominaisuudet

Synteettinen hartsi on polymeeri, jota saadaan tiettyjen kemiallisten reaktioiden aikana. Tämän seurauksena korkeamolekyylinen yhdiste tuotetaan tietyllä sarjallaominaisuuksia. Keinotekoisia hartseja saadaan polykondensoinnin tai polymeroinnin tuloksena. Nämä kaksi prosessia perustuvat erilaisiin periaatteisiin.

Polymerointi on sarja reaktioita, joiden aikana tietty määrä perusaineosia yhdistyy monimutkaisiksi molekyyleiksi. Tässä tapauksessa sivutuotteita ei muodostu.

Polykondensaatio on prosessi, jossa yksinkertaiset molekyylit muunnetaan monimutkaisiksi yhdisteiksi, jolloin syntyy orgaanisia aineita. Tämä tapahtuu luomalla uusia hiilisidoksia muiden atomien kanssa.

Nykyään molempia hartseja käytetään ihmisen toiminnan eri alueilla. Materiaalityypin valinta riippuu suoritetun työn tuloksen vaatimuksista. Synteettisten hartsien ja muovien valmistuksen aikana saadaan kahdenlaisia yhdisteitä:

• lämpöaktiivinen;
• termoplastinen.

Keinotekoiset lämpökovettuvat hartsit ovat aineita, jotka voivat sulaa vain tietyllä lämpötila-alueella. Jos ympäristö ei vastaa annettuja puitteita, aine muuttuu fuusioimattomaksi ja liukenemattomaksi. Lisäksi samanlainen ominaisuus ilmenee sekä lämpötilan noustessa että laskussa vahvistetun rajan yläpuolella.

Keinoperäinen termoplastinen hartsi säilyttää plastisuuden ja sulavuuden kaikissa olosuhteissa. Raaka-aineen tyypistä riippuen voidaan saada tuotantomenetelmää, emulsiota, jauhetta, rakeita, lohkoja tai polymeerimateriaalilevyjä.

Hakemus

Synteettisiä ja luonnonhartseja käytetään monilla ihmisen toiminnan aloilla. Mutta keinotekoiset vaihtoehdot ovat yleistyneet niiden erityisominaisuuksien vuoksi. On helpompi luetella alueet, joilla tällaisia aineita ei käytetä, kuin päinvastoin. Niiden käyttöalue on laaja.

Yksi synteettisten hartsien pääsovelluksista on lakkojen, maalien, liimojen ja hioma-aineiden valmistus. Polymeroitumiskykynsä vuoksi tällaisilla aineilla on erityisiä ominaisuuksia, joita vaaditaan tekokiven, muovin ja PVC:n valmistuksessa.

Hyvän tarttuvuuden ansiosta hartsi muodostaa laadukkaan sidoksen betonin, metallin, lasin ja monien muiden materiaalien kanssa. Keinotekoiset polymeeriyhdisteet kestävät erilaisia haitallisia olosuhteita.

Synteettisiin hartseihin perustuvia materiaaleja on monia. Nykyään tekokiveä valmistetaan polymeereistä. Siitä valmistetaan erilaisia tuotteita, kuten ikkunalaudat, pesu altaat, työtasot ja erilaiset huonekalut.

Tällaisista materiaaleista syntyy monoliittinen lattiapäällyste. Synteettisiä hartseja käytetään myös puuntyöstyksessä. Niiden avulla voit luoda korkealaatuisen pinnoitteen luonnonmateriaaleille. Rakentamisessa käytetään teollisen tuotannon eri aloja, erilaisia keinotekoisia hartseja. Jopa lääketieteessä ja kauneusteollisuudessa tällaisia yhdisteitä on käytetty.

Epoksihartsit

Monen tyyppisiä synteettisiä hartseja valmistetaan nykyään. Tunnetuimpia ja laajimmin käytettyjä polymeerikoostumuksia tulee harkita tarkemmin.

Yksi suosituimmista lajikkeista on epoksihartsi. Koostumuksella voi olla nestemäinen koostumus tai se voi olla valmistettu kiinteässä muodossa. Tämä aine on väritöntä. Epoksihartsit ovat kaksikomponenttisia, vaativat kovettimen käytön. Ilman katalyyttiä koostumus ei kovetu. Jos haluat polymeroitua nopeammin, sinun on nostettava hartsin lämpötilaa.

Epoksilla on hyvä tarttuvuus. Näin voit kiinnittää keramiikkaa, metallia, fajanssia ja monia muita materiaaleja. Puhtaimmassa muodossaan epoksi on samanlainen kuin hunaja.

Tämä aine saadaan fenolin ja epilkloridiinin polykondensaatiossa. Myös amiinit ja alkoholit osallistuvat reaktioon. Tässä luokassa on useita aineita, jotka eroavat ominaisuuksiltaan jonkin verran. Joten polyepoksidien tiheys on pieni ja ne pystyvät sitoutumaan hyvin metalliin, kiveen. Samalla materiaali ei käytännössä kutistu, se kestää happoa.

Kovettamattomat epoksidiaanit ovat lämpökovettuvia synteettisiä hartseja. Ne voivat olla väriltään keltaisesta ruskeaan. Viskositeetti voi vaihdella. Nämä ovat materiaaleja, jotka voivat olla joko nestemäisiä tai kiinteitä. Epoksi-Dian-hartsi liukenee dioksaaniin, eettereihin.

Kovettuneet epoksihartsit ovat liukenemattomia. Katalyyttinä voidaan käyttää polyamideja, fenoliformaldehydejä jne.

Epoksihartseja käytetään liimojen valmistuksessa, joita käytetään luomaan vahvat sidokset luonnonkiven, betonin, keramiikan jne. välille.

Polyesteri- ja akryylihartsit

Synteettisten hartsien ja muovien valmistuksessa erottuu joukosta esimerkiksi polyesteriyhdisteitä. Tämä materiaali syntyy alkoholien käsittelyn aikana. Tällaisen hartsin avulla voit luoda vähemmän kestävän liitoksen kuin epoksiyhdiste. Mutta tuotannon erityispiirteiden vuoksi polyesterilajikkeet ovat halvempia. Samalla näitä hartseja on helpompi käsitellä.

Tällaisten tuotteiden suurimmat kuluttajat ovat auto- ja laivanrakennusteollisuus sekä valaistuslaitteiden valmistus. Polyesterihartseja tarvitaan myös väliseinien, suihkujen ja ikkunalaudojen valmistuksessa. Esitetty materiaali on helppo taivuttaa kovettumisen jälkeen, voidaan maalata sopivilla seoksilla.

Akryylisynteettisiä hartseja käytetään muovien, mosaiikkien ja tekokivien valmistuksessa. Tällaisia koostumuksia käytetään myös laaj alti rakennus- ja korjaustöiden aikana kylpyhuoneissa, suihkuissa, suihkulähteiden, suihkujen ja muiden asioiden järjestämisessä. Akryylihartsi kovettuu nopeasti. Materiaali on vähemmän myrkyllistä kuin aiemmin luetellut koostumukset.

Akryylihartseja käytetään itsenäisenä materiaalina tai muiden koostumusten valmistuksessa. Ne lisäävät hiekkaa, marmorilastuja sekä erilaisia pigmenttejä. Siksi akryylillä voi olla useita sävyjä. Tähän hartsiin voidaan lisätä enintään 50 % lisäkomponentteja.

Akryyli vaatii kovettimen. Polymerointiprosessin jälkeen koostumus on täysin ei-huokoinen, mikä parantaa merkittävästi suorituskykyä. Tämä laajentaa merkittävästi materiaalin laajuutta. Koska koostumuksessa ei ole huokosia, tuotetta ei maalata, kun väriaineita pääsee pintaan. Jos työtaso on akryylia, juurikasmehu ei jätä siihen jälkiä. Materiaali kestää lämmityksen jopa 70 ºС. Tällaisten tuotteiden valmistukseen tarkoitetut muotit on valmistettu kipsistä, silikonista tai lasista.

Polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylikloridihartsit

Kun verrataan luonnollisia ja synteettisiä hartseja, jälkimmäisten suorituskyky on paljon positiivisempi. Tämä luokka sisältää monia muita sävellyksiä.

Modernisessa teollisuudessa valmistetaan ja käytetään usein polyeteenihartseja. Niillä on korkea joustavuus, joka säilyy jopa lämpötilan merkittävässä laskussa (-60 ºС asti). Polyeteenihartseista valmistetut materiaalit ovat vedenpitäviä, eivätkä ne ole alttiina aggressiivisten kemikaalien kielteisille vaikutuksille. Siksi esitettyä hartsien valikoimaa käytetään vedeneristyskalvon luomiseen sekä putkistojen viestintään. Polyeteenihartseista valmistetaan putkistoja kemiallisesti aktiivisille aineille sekä lääkintä-, saniteetti- ja hygieniatarvikkeita varten.

Toinen suosittu lajike nykyään ovat polypropeenihartsit. Niitä saadaan propeenin polymeroinnin aikana. Tämä on kaasu, jota saadaan tuotteiden krakkausprosessissa.öljynjalostusteollisuus. Synteettisiin hartseihin perustuvasta polypropeenista valmistetaan putkia, koristemateriaaleja, kaasutiiviitä kalvoja sekä kemiallisten laitteiden osia.

Toinen nykyaikaisessa teollisuudessa tunnettu hartsityyppi on polyvinyylikloridi. Sitä saadaan polymeroinnin aikana. Prosessissa käytetään vinyylikloridia, kaasua, joka haisee eetteriltä ja on väritön.

PVC-hartsi valmistetaan rakeiden muodossa. Materiaali kestää korkeita lämpötiloja, ei menetä ominaisuuksiaan kylmässä. Sillä on myös dielektrisiä ominaisuuksia. Tätä materiaalia käytetään laaj alti vedeneristysmateriaalien, linoleumin, kalvojen joustokattoihin, koristemateriaalien jne. valmistukseen.

Polyisobutyyli, polystyreeni, vinyyliasetaatti

Nykyaikainen teollisuus käyttää laaj alti polyisobutyylihartseja, jotka saadaan polymerointiprosessissa noin 100 ºС:n lämpötilassa. Tämä materiaali muistuttaa ulkonäöltään kumia. Se on elastinen, käytetään korroosionestokomponenttina. Se ei päästä vettä läpi, joten metallipinnat suojataan luotettavasti hapettumisreaktioilla. Lakat ja mastiksit on valmistettu polyisobuteenista.

Synteettisiä polystyreenihartseja saadaan polymerointiprosessilla. Tuloksena on väritön hartsi, jota käytetään emalien, lateksin ja vedeneristyskalvojen valmistukseen. Polymeerista valmistetaan myös eristysmateriaaleja.

Polyvinyyliasetaattihartsit ovatpolymeerit, jotka on valmistettu etikkahapon ja vinyylialkoholin esteristä. Se on väritön neste, jolla on hyvä liikkuvuus.

Materiaali ei kestä emäksiä ja happoja. Polyvinyyliasetaatti turpoaa hieman vedessä. Se liukenee estereihin ja alkoholeihin sekä aromaattisiin hiilivetyihin.

Materiaalin avulla voit luoda vahvan liitoksen kivestä, lasista. Siksi polyvinyyliasetaattia käytetään laaj alti lakkojen ja liimojen valmistuksessa. Näitä materiaaleja käytetään laajasti myös rakennuksen sisustuksessa.

Polyakrylaattihartsit

Akryylihartsin pohj alta valmistetaan polyakrylaattiyhdisteitä, joihin metakryylihappoa lisätään tuotannon aikana. Tämä on lasimainen läpinäkyvä massa, jota käytetään erilaisten kalvojen, liuosten valmistukseen. Esimerkiksi polyakrylaattia käytetään materiaalin luomiseen, joka päällystetään betonin päälle vettä hylkiväksi. Siitä valmistetaan myös erilaisia pohjamaaleja sisätöihin.

Polykondensaatiopolymeerit valmistetaan erityisellä tavalla. Tällaisen prosessin aikana muodostuu suurimolekyylinen aine yhdistämällä huomattava määrä saman tai eri tyyppisiä molekyylejä. Tätä varten sekoitetaan pienimolekyylipainoisia komponentteja. Reaktio tapahtuu vapauttamalla vettä, ammoniakkia, kloorivetyä.

Formaldehydiryhmä

Kun otetaan huomioon synteettisten hartsien lajikkeet, sinun tulee kiinnittää huomiota myös formaldehydiryhmään. Yksi tällainen aine on fenoliformaldehydi. Tämähartsia saadaan yhdistämällä erilaisia fenoleja ja formaldehydiä.

Tuloksena on aine, joka on erittäin kestävä ja kestää korkeita lämpötiloja. Tätä materiaalia käytetään kuitulevyn, lastulevyn valmistuksessa. Hän on myös mukana laminaattien, liimojen, mastiksien, lakkojen valmistuksessa.

Tunnetuimmat fenoli-formaldehydihartseihin perustuvat materiaalit ovat bakeliittilakka, polymeeri B. Tämän materiaalin avulla voit luoda kemikaaleja kestäviä pinnoitteita, joita käytetään asbestisementin kuumaliimauksessa eri rakennusmateriaaleja liimattaessa.

Aminoformaldehydiyhdisteitä saadaan polykondensoimalla melamiinia ja formaldehydiä urean kanssa. Samalla luodaan tiukasti säädellyt olosuhteet. Tuloksena on väritön aine, joka on suhteellisen edullinen. Sitä käytetään lämmöneristeen, liimojen ja laminaattien valmistukseen.

Polyuretaanihartsit

Polyuretaanihartsit ovat kiteisiä polymeerejä. Niille on ominaista korkeat sulamisominaisuudet. Näitä hartseja saadaan di-isoknanaattien ja moniarvoisten alkoholien reaktiolla. Aine sulaa alhaisessa lämpötilassa, sillä on lievä hygroskooppisuus. Polyuretaanihartsi on sään, hapen, otsonin, alkalin ja haponkestävä.

Polyuretaaneja käytetään liimojen valmistukseen. Niitä käytetään kivilaattojen ja muiden liimaukseenrakennusmateriaalit.

Moni polymeerejä käytetään rakentamisessa, puuntyöstössä, konepajateollisuudessa ja muilla nykyaikaisen tuotannon aloilla. Niillä on vaaditut ominaisuudet, jotka luovat kestäviä, vahvoja liitoksia, vedenpitäviä pinnoitteita.