Polyesterharts: produktion och hantering

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Under de senaste åren har polyesterhartser blivit mycket populära. Först och främst är de efterfrågade som ledande komponenter vid tillverkning av glasfiber, starka och lätta konstruktionsmaterial.

Hartstillverkning: första steget

Hur börjar produktionen av polyesterharts? Denna process börjar med destillation av olja - under detta frigörs olika ämnen: bensen, eten och propen. De är nödvändiga för produktion av antihydrider, flerbasiska syror, glykoler. Efter tillagning tillsammans skapar alla dessa komponenter det så kallade bashartset, som i ett visst skede måste spädas ut med styren. Det sista ämnet kan till exempel vara 50 % av den färdiga produkten. Som en del av detta steg är försäljning av färdigt harts också tillåten, men produktionsstadiet är ännu inte avslutat: man bör inte glömma mättnad med olika tillsatser. Det är tack vare dessa komponenter som det färdiga hartset får sina unika egenskaper.

Blandningens sammansättning kan ändras av tillverkaren - mycket beror på exakt var polyesterhartset ska användas. Experter väljer de mest optimala kombinationerna, resultatet av dettaarbete kommer att vara ämnen med helt andra egenskaper.

Hartsproduktion: andra steg

Det är viktigt att den färdiga blandningen är fast - vanligtvis väntar de tills polymerisationsprocessen når slutet. Om det avbryts, och materialet är till försäljning, polymeriseras det endast delvis. Om inget görs med det kommer polymerisationen att fortsätta, ämnet kommer definitivt att härda. Av dessa skäl är hartsets hållbarhet mycket begränsad: ju äldre materialet är, desto sämre är dess slutliga egenskaper. Polymerisationen kan också bromsas - för detta används kylskåp, härdning sker inte där.

För att produktionssteget ska slutföras och den färdiga produkten erhållas måste två viktiga ämnen också tillsättas hartset: en katalysator och en aktivator. Var och en av dem utför sin egen funktion: värmegenerering börjar i blandningen, vilket bidrar till polymerisationsprocessen. Det vill säga, en värmekälla utifrån krävs inte – allt sker utan den.

Förloppet av polymerisationsprocessen är reglerat - proportionerna av komponenterna kontrolleras. Eftersom kontakt mellan katalysatorn och aktivatorn kan resultera i en explosiv blandning, tillsätts den senare vanligtvis till hartset uteslutande som en del av tillverkningen, katalysatorn tillsätts före användning, den levereras vanligtvis separat. Först när polymerisationsprocessen är avslutad härdar ämnet, vi kan dra slutsatsen att produktionen av polyesterhartser är avslutad.

Originalharts

Vad är det härmaterial i sitt ursprungliga skick? Det är en honungsliknande, trögflytande vätska som kan variera i färg från mörkbrun till ljusgul. När en viss mängd härdare införs, tjocknar polyesterhartset först något och får sedan ett gelatinöst tillstånd. Lite senare liknar konsistensen gummi, sedan hårdnar ämnet (blir osmältbart, olösligt).

Denna process kallas härdning, eftersom den tar flera timmar vid normal temperatur. När hartset är i sitt fasta tillstånd liknar det ett hårt, hållbart material som enkelt kan färgas i en mängd olika färger. Som regel används det i kombination med glastyger (polyesterglasfiber), det utför funktionen av ett strukturellt element för tillverkning av olika produkter - såsom polyesterharts. Instruktioner när du arbetar med sådana blandningar är mycket viktiga. Det är nödvändigt att följa var och en av dess punkter.

Nyckelfunktioner

Polyesterhartser i härdat tillstånd är utmärkta strukturmaterial. De kännetecknas av hårdhet, hög hållfasthet, utmärkta dielektriska egenskaper, slitstyrka, kemisk beständighet. Glöm inte att under driften är produkter gjorda av polyesterharts säkra ur miljösynpunkt. Vissa mekaniska egenskaper hos blandningarna som används i kombination med glastyger, när det gäller deras prestanda, liknar parametrarna för konstruktionsstål (i vissa fall till och med överstiga dem). Tillverkningstekniken är billig, enkel, säker, eftersom ämnet härdas vid normal rumstemperatur.temperatur krävs inte ens applicering av tryck. Det sker inga utsläpp av flyktiga eller andra biprodukter, endast lätt krympning observeras. Således, för att tillverka en produkt, behövs inte dyra skrymmande installationer, och det finns inget behov av termisk energi, tack vare vilken företag snabbt behärskar både produktion med stor kapacitet och liten kapacitet. Glöm inte den låga kostnaden för polyesterhartser - denna siffra är två gånger lägre än för epoximotsvarigheter.

Produktionstillväxt

Det är omöjligt att bortse från det faktum att produktionen av omättat polyesterharts för tillfället tar fart varje år - detta gäller inte bara vårt land, utan också allmänna utländska trender. Om du tror på experternas åsikter kommer denna situation säkerligen att fortsätta inom överskådlig framtid.

Nackdelar med harts

Naturligtvis har polyesterhartser också vissa nackdelar, som alla andra material. Till exempel används styren som lösningsmedel under tillverkningen. Det är brandfarligt och mycket giftigt. För närvarande har sådana varumärken redan skapats som inte har styren i sin sammansättning. En annan uppenbar nackdel: brandfarlighet. Omodifierade, omättade polyesterhartser brinner precis som lövträ. Detta problem är löst: pulverfyllmedel införs i ämnets sammansättning (organiska föreningar med låg molekylvikt som innehåller fluor och klor, antimontrioxid), ibland används kemisk modifiering - tetraklorftalsyra,klorendinsyra, vissa multimerer: vinylkloracetat, klorstyren, andra föreningar som innehåller klor.

Hartskomposition

Om vi betraktar sammansättningen av omättade polyesterhartser, här kan vi notera en flerkomponentblandning av kemiska element av olika karaktär - var och en av dem utför vissa uppgifter. Huvudkomponenterna är polyesterhartser, de utför olika funktioner. Till exempel är polyester huvudkomponenten. Det är en produkt av polykondensationsreaktionen av polyoler som reagerar med anhydrider eller flerbasiska syror.

Om vi pratar om flervärda alkoholer så efterfrågas dietylenglykol, etylenglykol, glycerin, propylenglykol, dipropylenglykol här. Som anhydrider används adipin, fumarsyra, ftalsyra och maleinsyraanhydrider. Gjutning av polyesterharts skulle knappast vara möjligt om polyester hade en låg molekylvikt (ca 2000) när den var redo för bearbetning. I processen att gjuta produkter förvandlas det till en polymer med en tredimensionell nätverksstruktur, hög molekylvikt (efter att härdningsinitiatorer introduceras). Det är denna struktur som ger kemisk beständighet, hög hållfasthet hos materialet.

Lösningsmedel-monomer

En annan obligatorisk komponent är lösningsmedelsmonomeren. I detta fall utför lösningsmedlet en dubbel funktion. I det första fallet krävs det för att minska viskositeten hos hartset till en nivå som krävs för bearbetning (eftersom själva polyesternför tjock).

Å andra sidan tar monomeren en aktiv del i processen för sampolymerisation med polyester, på grund av vilken en optimal polymerisationshastighet och ett högt materialhärdningsdjup säkerställs (om polyestrar betraktas separat, är deras härdning ganska långsamt). Hydroperoxid är själva komponenten som krävs för att stelna från flytande tillstånd - detta är det enda sättet polyesterharts förvärvar alla dess kvaliteter. Användningen av en katalysator är också obligatorisk när man arbetar med omättade polyesterhartser.

Accelerator

Denna ingrediens kan tillsättas polyestrar både under tillverkningen och när bearbetningen äger rum (innan initiatorn tillsätts). Kobolts alter (koboltoktoat, naftenat) kan kallas de mest optimala acceleratorerna för polymerhärdning. Polymerisationen måste inte bara påskyndas, utan också aktiveras, även om den i vissa fall bromsas upp. Hemligheten är att om acceleratorer och initiatorer inte används kommer fria radikaler att bildas självständigt i den färdiga substansen, på grund av vilken polymerisation kommer att ske i förtid - direkt under lagring. För att förhindra detta fenomen är en härdningsretarder (inhibitor) oumbärlig.

Hämmarprincip

Verkningsmekanismen för denna komponent är följande: den interagerar med fria radikaler som uppstår periodiskt, vilket resulterar i bildandet av lågaktiva radikaler eller föreningar som inte alls har en radikal natur. Funktionen av inhibitorer utförs vanligtvis av sådanaämnen: kinoner, trikresol, fenon, några av de organiska syrorna. Polyestrar är formulerade med små mängder inhibitorer under tillverkningen.

Andra kosttillskott

Komponenterna som beskrivs ovan är de viktigaste, det är tack vare dem som det är möjligt att arbeta med polyesterharts som bindemedel. Men som praxis visar, införs en tillräckligt stor mängd tillsatser i polyestrar i processen att bilda produkter, som i sin tur utför en mängd olika funktioner och modifierar egenskaperna hos det ursprungliga ämnet. Bland dessa komponenter kan pulverfyllmedel noteras - de introduceras specifikt för att minska krympning, minska kostnaderna för materialet och öka brandmotståndet. Det bör också noteras glastyger (förstärkande fyllmedel), vars användning beror på en ökning av mekaniska egenskaper. Det finns andra tillsatser: stabilisatorer, mjukgörare, färgämnen, etc.

Glasmattor

Både i tjocklek och struktur kan glasfiber vara olika. Glasmattor är glasfiber som hackas i små bitar, deras längd varierar mellan 12-50 mm. Elementen limmas ihop med ett annat tillfälligt bindemedel, som vanligtvis är ett pulver eller emulsion. Epoxipolyesterharts används för tillverkning av glasmattor, som består av slumpmässigt anordnade fibrer, medan glasfiber till sitt utseende påminner om ett vanligt tyg. För att uppnå högsta möjliga styrka bör olika sorters glasfiber användas.

I allmänhet har glasmattor mindrestyrka, men de är mycket lättare att bearbeta. Jämfört med glasfiber, upprepar detta material matrisens form bättre. Eftersom fibrerna är ganska korta, har en kaotisk orientering kan mattan knappast skryta med stor styrka. Den kan dock mycket lätt impregneras med harts, eftersom den är mjuk, samtidigt som den är lös och tjock, påminner lite om en svamp. Materialet är riktigt mjukt och formbart. Laminat, till exempel, som är tillverkat av sådana mattor, har utmärkta mekaniska egenskaper, har hög motståndskraft mot atmosfäriska förhållanden (även inom en lång period).

Där glasmattor används

Mat används inom kontaktgjutning för att kunna producera varor med komplexa former. Produkter tillverkade av detta material används inom en mängd olika områden:

• inom varvsindustrin (konstruktion av kanoter, båtar, yachter, fiskskärare, olika interna strukturer, etc.);
• Glasmatta och polyesterharts används inom bilindustrin (olika maskindelar, cylindrar, skåpbilar, diffusorer, tankar, informationspaneler, hus, etc.);
• i byggbranschen (vissa trävaror, bygga busskurer, skiljeväggar, etc.).

Glasmattor har olika densitet, såväl som tjocklek. Materialet delas med vikten av en kvadratmeter, vilket mäts i gram. Det är ett ganska tunt material, nästanluftig (glasslöja), det finns också en tjock, nästan som en filt (används för att säkerställa att produkten får önskad tjocklek, får den styrka som krävs).