Polyesterihartsit: tuotanto ja käsittely

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

Viime vuosina polyesterihartseista on tullut erittäin suosittuja. Ensinnäkin niillä on kysyntää johtavina komponentteina lasikuitujen, vahvojen ja kevyiden rakennemateriaalien valmistuksessa.

Hartsin valmistus: ensimmäinen vaihe

Kuinka polyesterihartsin tuotanto alkaa? Tämä prosessi alkaa öljyn tislauksella - tämän aikana vapautuu erilaisia aineita: bentseeniä, eteeniä ja propeenia. Ne ovat välttämättömiä antihydridien, moniemäksisten happojen ja glykolien valmistukseen. Yhdessä kypsennyksen jälkeen kaikki nämä komponentit muodostavat ns. perushartsin, joka tietyssä vaiheessa on laimennettava styreenillä. Esimerkiksi viimeinen aine voi olla 50 % valmiista tuotteesta. Osana tätä vaihetta sallitaan myös valmiin hartsin myynti, mutta tuotantovaihe ei ole vielä valmis: ei pidä unohtaa kyllästymistä erilaisilla lisäaineilla. Näiden komponenttien ansiosta valmis hartsi saa ainutlaatuiset ominaisuutensa.

Valmistaja voi muuttaa seoksen koostumusta - paljon riippuu siitä, missä polyesterihartsia tarkalleen käytetään. Asiantuntijat valitsevat optimaaliset yhdistelmät, tämän tuloksenatyö tulee olemaan aineita, joilla on täysin erilaiset ominaisuudet.

Hartsin tuotanto: toinen vaihe

On tärkeää, että valmis seos on kiinteä - yleensä he odottavat polymerointiprosessin päättymistä. Jos se katkeaa ja materiaali on myynnissä, se on vain osittain polymeroitunut. Jos sille ei tehdä mitään, polymeroituminen jatkuu, aine kovettuu varmasti. Näistä syistä hartsin säilyvyys on hyvin rajallinen: mitä vanhempi materiaali, sitä huonommat sen lopulliset ominaisuudet. Polymeroitumista voi myös hidastaa - tähän käytetään jääkaappeja, siellä ei tapahdu kovettumista.

Jotta tuotantovaihe saadaan päätökseen ja lopputuote saadaan, hartsiin on lisättävä myös kaksi tärkeää ainetta: katalyytti ja aktivaattori. Jokainen niistä suorittaa oman tehtävänsä: seoksessa alkaa lämmön muodostuminen, mikä edistää polymerointiprosessia. Eli ulkopuolista lämmönlähdettä ei tarvita - kaikki tapahtuu ilman sitä.

Polymerointiprosessin kulkua säädellään - komponenttien suhteita valvotaan. Koska katalyytin ja aktivaattorin välinen kosketus voi johtaa räjähdysherkkään seokseen, jälkimmäinen lisätään hartsiin yleensä yksinomaan osana tuotantoa, katalyytti lisätään ennen käyttöä, se toimitetaan yleensä erikseen. Vasta kun polymerointiprosessi on valmis, aine kovettuu, voimme päätellä, että polyesterihartsien valmistus on valmis.

Alkuperäiset hartsit

Mikä tämä onmateriaali alkuperäisessä kunnossaan? Se on hunajamainen, viskoosi neste, jonka väri voi vaihdella tummanruskeasta vaaleankeltaiseen. Kun tietty määrä kovettimia lisätään, polyesterihartsi ensin sakeutuu hieman ja saa sitten hyytelömäisen tilan. Hieman myöhemmin koostumus muistuttaa kumia, sitten aine kovettuu (muuttuu sulamattomaksi, liukenemattomaksi).

Tätä prosessia kutsutaan kovetukseksi, koska se kestää useita tunteja normaalissa lämpötilassa. Kun hartsi on kiinteässä tilassaan, se muistuttaa kovaa, kestävää materiaalia, joka voidaan helposti värjätä useilla eri väreillä. Pääsääntöisesti sitä käytetään yhdessä lasikankaiden (polyesterilasikuitu) kanssa, se toimii rakenneelementtinä erilaisten tuotteiden valmistuksessa - kuten polyesterihartsi. Ohjeet tällaisten seosten kanssa työskennellessä ovat erittäin tärkeitä. Sen jokaista kohtaa on noudatettava.

Pääominaisuudet

Kovettuneet polyesterihartsit ovat erinomaisia rakennemateriaaleja. Niille on ominaista kovuus, korkea lujuus, erinomaiset dielektriset ominaisuudet, kulutuskestävyys, kemiallinen kestävyys. Älä unohda, että käytön aikana polyesterihartsista valmistetut tuotteet ovat turvallisia ympäristön kann alta. Lasikankaiden yhteydessä käytettävien seosten tietyt mekaaniset ominaisuudet suorituskyvyltään muistuttavat rakenneteräksen parametreja (joissain tapauksissa jopa ylittävät ne). Valmistustekniikka on halpa, yksinkertainen, turvallinen, koska aine kovettuu normaalissa huoneenlämpötilassa.lämpötilassa, edes painetta ei tarvita. Ei haihtuvien tai muiden sivutuotteiden päästöjä, havaitaan vain pientä kutistumista. Tuotteen valmistamiseksi ei siis tarvita kalliita isoja asennuksia, eikä lämpöenergiaa tarvita, minkä ansiosta yritykset hallitsevat nopeasti sekä suuren että pienen kapasiteetin tuotannon. Älä unohda polyesterihartsien alhaisia kustannuksia - tämä luku on kaksi kertaa pienempi kuin epoksivastineiden.

Tuotannon kasvu

On mahdotonta sivuuttaa sitä tosiasiaa, että tällä hetkellä tyydyttymättömän polyesterihartsin tuotanto kiihtyy joka vuosi - tämä ei koske vain maatamme, vaan myös yleisiä ulkomaisia suuntauksia. Jos uskot asiantuntijoiden mielipiteitä, tämä tilanne varmasti jatkuu myös lähitulevaisuudessa.

hartsien haitat

Tietenkin polyesterihartseilla on myös joitain haittoja, kuten kaikilla muillakin materiaaleilla. Esimerkiksi styreeniä käytetään liuottimena tuotannossa. Se on syttyvää ja erittäin myrkyllistä. Tällä hetkellä on jo luotu sellaisia tuotemerkkejä, joiden koostumuksessa ei ole styreeniä. Toinen ilmeinen haittapuoli: syttyvyys. Modifioimattomat, tyydyttymättömät polyesterihartsit palavat aivan kuten lehtipuut. Tämä ongelma on ratkaistu: aineen koostumukseen lisätään jauhemaisia täyteaineita (pienen molekyylipainon orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät fluoria ja klooria, antimonitrioksidia), joskus käytetään kemiallista modifikaatiota - tetraklooriftaalihappoa,klorendiinihappo, jotkin multimeerit: vinyyliklooriasetaatti, klooristyreeni, muut klooria sisältävät yhdisteet.

hartsikoostumus

Jos otamme huomioon tyydyttymättömien polyesterihartsien koostumuksen, tässä voidaan huomata monikomponenttinen sekoitus erilaisia kemiallisia alkuaineita - jokainen niistä suorittaa tiettyjä tehtäviä. Pääkomponentit ovat polyesterihartseja, ne suorittavat erilaisia toimintoja. Esimerkiksi polyesteri on pääkomponentti. Se on anhydridien tai moniemäksisten happojen kanssa reagoivien polyolien polykondensaatioreaktion tuote.

Jos puhumme moniarvoisista alkoholeista, niin dietyleeniglykolilla, etyleeniglykolilla, glyseriinillä, propyleeniglykolilla ja dipropyleeniglykolilla on täällä kysyntää. Anhydrideinä käytetään adipiini-, fumaari-, ftaali- ja maleiinihappoanhydridejä. Polyesterihartsin valu tuskin olisi mahdollista, jos polyesterillä olisi alhainen molekyylipaino (noin 2000) työstettäväksi. Tuotteiden muovausprosessissa se muuttuu polymeeriksi, jolla on kolmiulotteinen verkkorakenne, korkea molekyylipaino (kun kovettumisen käynnistimet on otettu käyttöön). Juuri tämä rakenne tarjoaa kemiallisen kestävyyden ja materiaalin korkean lujuuden.

Liuotinmonomeeri

Toinen pakollinen komponentti on liuotinmonomeeri. Tässä tapauksessa liuottimella on kaksi tehtävää. Ensimmäisessä tapauksessa sitä tarvitaan hartsin viskositeetin alentamiseksi tasolle, joka tarvitaan käsittelyyn (koska itse polyesteriliian paksu).

Toisa alta monomeeri osallistuu aktiivisesti kopolymerointiprosessiin polyesterin kanssa, minkä ansiosta varmistetaan optimaalinen polymerointinopeus ja materiaalin korkea kovettumisen syvyys (jos polyesterit tarkastellaan erikseen, niiden kovettuminen melko hidas). Hydroperoksidi on juuri se komponentti, joka vaaditaan jähmettymään nestemäisestä tilasta - vain tällä tavalla polyesterihartsi saavuttaa kaikki ominaisuutensa. Katalyytin käyttö on myös pakollista työskenneltäessä tyydyttymättömien polyesterihartsien kanssa.

Accelerator

Tätä ainesosaa voidaan lisätä polyestereihin sekä valmistuksen aikana että käsittelyn aikana (ennen initiaattorin lisäämistä). Kobolttisuoloja (kobolttioktoaattia, naftenaattia) voidaan kutsua optimaalisimmiksi polymeerin kovettumisen kiihdytiksiksi. Polymerointia ei tarvitse vain kiihdyttää, vaan myös aktivoida, vaikka joissakin tapauksissa se hidastuu. Salaisuus on, että jos kiihdyttimiä ja initiaattoreita ei käytetä, valmiiseen aineeseen muodostuu itsenäisesti vapaita radikaaleja, minkä vuoksi polymeroituminen tapahtuu ennenaikaisesti - heti varastoinnin aikana. Tämän ilmiön estämiseksi kovettumisen hidastin (inhibiittori) on välttämätön.

Inhibiittoriperiaate

Tämän komponentin vaikutusmekanismi on seuraava: se on vuorovaikutuksessa ajoittain ilmaantuvien vapaiden radikaalien kanssa, mikä johtaa vähäaktiivisten radikaalien tai yhdisteiden muodostumiseen, joilla ei ole lainkaan radikaaleja. Sellaiset suorittavat yleensä inhibiittoreiden toiminnanaineet: kinonit, trikresoli, fenoni, osa orgaanisista hapoista. Polyesterit on formuloitu pienillä määrillä inhibiittoreita valmistuksen aikana.

Muut lisäravinteet

Yllä kuvatut komponentit ovat pääkomponentit, joiden ansiosta on mahdollista työstää polyesterihartsia sideaineena. Kuitenkin, kuten käytäntö osoittaa, tuotteiden muodostusprosessissa polyestereihin lisätään riittävän suuri määrä lisäaineita, jotka vuorostaan suorittavat erilaisia toimintoja ja muokkaavat alkuperäisen aineen ominaisuuksia. Näistä komponenteista voidaan mainita jauhetäyteaineet - ne otetaan käyttöön erityisesti vähentämään kutistumista, alentamaan materiaalin kustannuksia ja lisäämään palonkestävyyttä. On myös huomioitava lasikankaat (vahvistavat täyteaineet), joiden käyttö johtuu mekaanisten ominaisuuksien lisääntymisestä. On muitakin lisäaineita: stabilointiaineita, pehmittimiä, väriaineita jne.

Lasimatot

Lasikuitu voi olla erilaista sekä paksuudeltaan että rakenteeltaan. Lasimatot ovat lasikuituja, jotka pilkotaan pieniksi paloiksi, niiden pituus vaihtelee 12-50 mm välillä. Elementit liimataan yhteen toisella väliaikaisella sideaineella, joka on yleensä jauhe tai emulsio. Epoksipolyesterihartsia käytetään satunnaisesti järjestetyistä kuiduista koostuvien lasimattojen valmistukseen, kun taas lasikuitu ulkonäöltään muistuttaa tavallista kangasta. Suurimman mahdollisen lujuuden saavuttamiseksi tulee käyttää erilaisia lasikuitulaatuja.

Yleensä lasimatoissa on vähemmänvahvuus, mutta niitä on paljon helpompi käsitellä. Lasikuituun verrattuna tämä materiaali toistaa paremmin matriisin muodon. Koska kuidut ovat melko lyhyitä ja niillä on kaoottinen suunta, matto voi tuskin ylpeillä suurella lujuudella. Se voidaan kuitenkin hyvin helposti kyllästää hartsilla, koska se on pehmeä, mutta samalla löysä ja paksu, muistuttaa hieman sientä. Materiaali on todella pehmeää ja muotoutuvaa. Esimerkiksi sellaisista matoista valmistetulla laminaatilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, se kestää hyvin ilmakehän olosuhteita (jopa pitkän ajan kuluessa).

Missä lasimattoja käytetään

Mattoa käytetään kosketusmuovauksen alalla monimutkaisen muotoisten tuotteiden valmistukseen. Tästä materiaalista valmistettuja tuotteita käytetään useilla alueilla:

• laivanrakennusteollisuudessa (kanoottien, veneiden, jahtien, kalanleikkurien, erilaisten sisärakenteiden rakentaminen jne.);
• Lasimattoa ja polyesterihartsia käytetään autoteollisuudessa (eri koneenosat, sylinterit, pakettiautot, diffuusorit, säiliöt, tietopaneelit, kotelot jne.);
• rakennusalalla (tietyt puutuotteet, linja-autokatosten rakentaminen, väliseinät jne.).

Lasimatoilla on eri tiheys ja paksuus. Materiaali jaetaan yhden neliömetrin painolla, joka mitataan grammoina. Siinä on melko ohutta materiaalia, melkeinilmava (lasiverho), on myös paksu, melkein kuin peitto (käytetään varmistamaan, että tuote saavuttaa halutun paksuuden, saavuttaa vaaditun lujuuden).