Поліэфірныя смолы: вытворчасць і праца з імі

За апошнія гады поліэфірныя смолы здабылі вялікую папулярнасць. Перш за ўсё, яны запатрабаваныя як вядучыя кампаненты падчас вытворчасці шклапластыка, трывалых і лёгкіх канструкцыйных матэрыялаў.

Выраб смол: першы этап

З чаго пачынаецца вытворчасць поліэфірных смол? Дадзены працэс пачынаецца з перагонкі нафты - падчас гэтага вылучаюцца розныя рэчывы: бензол, этылен і прапілен. Яны неабходныя для атрымання антигидридов, многоосновных кіслот, гліколі. Пасля сумеснай варэння ўсе гэтыя складнікі ствараюць так званую базавую смалу, якую на пэўнай стадыі трэба разводзіць стырол. Апошняе рэчыва, да прыкладу, можа складаць 50% ад гатовай прадукцыі. У рамках гэтага этапу таксама дапускаецца продаж ужо гатовай смалы, але стадыя вытворчасці яшчэ не з'яўляецца скончанай: не варта забываць аб насычэнні рознымі дадаткамі. Менавіта дзякуючы такім складнікам гатовая смала набывае свае ўнікальныя ўласцівасці.

Склад сумесі можа мяняцца вытворцам - тут шмат што залежыць ад таго, дзе канкрэтна будуць прымяняць поліэфірную смалу. Спецыялісты падбіраюць самыя аптымальныя камбінацыі, вынікам такой працы будуць рэчывы з зусім рознымі ўласцівасцямі.

Вытворчасць смол: другі этап

Важна, каб гатовая сумесь была цвёрдай - звычайна чакаюць, калі працэс полімерызацыі дойдзе да канца. Калі ён перапыніўся, а матэрыял апынуўся ў продажы - ён полимеризован толькі збольшага. Калі з ім нічога не рабіць, полімерызацыя працягнецца, рэчыва абавязкова зацвярдзее. У сілу гэтых прычын тэрмін захоўвання смалы вельмі абмежаваны: чым старэй матэрыял, тым горш яго канчатковыя ўласцівасці. Полімерызацыя таксама можа быць запаволеная - для гэтага выкарыстоўваюць халадзільнікі, там цвярдзенне не адбываецца.

Каб стадыя вытворчасці завяршылася, і атрымалася гатовая прадукцыя, да смалы таксама неабходна дадаць два важных рэчывы: каталізатар і актыватар. Кожнае з іх выконвае сваю функцыю: у сумесі пачынаецца цеплаўтварэнне, якое спрыяе працэсу полімерызацыі. Гэта значыць крыніца цяпла звонку не патрабуецца - усё адбываецца без яго.

Ход працэсу полімерызацыі рэгулююць - кантралююць прапорцыі кампанентаў. Так як з-за кантакту паміж каталізатарам і актыватарам можа атрымацца выбуханебяспечная сумесь, апошні прынята ўводзіць у смалу выключна ў рамках вытворчасці, перад выкарыстаннем дадаецца каталізатар, яго звычайна пастаўляюць асобна. Толькі калі працэс полімерызацыі будзе цалкам скончаны, рэчыва зацвярдзее, можна зрабіць выснову аб тым, што вытворчасць поліэфірных смол скончана.

зыходныя смалы

Што сабой уяўляе дадзены матэрыял у зыходным стане? Гэта медоподобная, глейкая вадкасць, колер якой можа вар'іравацца ад цёмна-карычневага да светла-жоўтага. Калі ўводзяць некаторы колькасць ацвярджальнікаў, поліэфірная смала спачатку чуць гусцее, потым знаходзіць студнеобразном стан. Крыху пазней кансістэнцыя нагадвае гуму, потым - рэчыва цвярдзее (становіцца неплавким, нерастваральнага).

Такі працэс прынята называць отвержденія, так як ён адбываецца за некалькі гадзін пры звычайнай тэмпературы. Калі смала ў цвёрдым стане, яна нагадвае жорсткі трывалы матэрыял, які лёгка афарбаваць у самыя розныя колеры. Як правіла, яго выкарыстоўваюць у камбінацыі са шклотканіны (поліэфірнымі шклапластыка), ён выконвае функцыю канструкцыйнага элемента для вырабу розных вырабаў - такая поліэфірная смала. Інструкцыя пры працы з падобнымі сумесямі вельмі важная. Неабходна прытрымлівацца кожны яе пункт.

асноўныя вартасці

Поліэфірныя смолы ў отверждённом стане з'яўляюцца выдатнымі канструкцыйнымі матэрыяламі. Для іх характэрныя цвёрдасць, высокая трываласць, выдатныя дыэлектрычныя ўласцівасці, зносаўстойлівасць, хімічная ўстойлівасць. Не варта забываць аб тым, што ў працэсе эксплуатацыі вырабы з поліэфірнай смалы бяспечныя з экалагічнага пункту гледжання. Пэўныя механічныя якасці сумесяў, якія выкарыстоўваюцца сумесна са шклотканіны, па сваіх паказчыках нагадваюць параметры канструкцыйнай сталі (у некаторых выпадках нават перавышаюць іх). Тэхналогія вырабу танная, простая, бяспечная, паколькі рэчыва отверждается пры звычайнай пакаёвай тэмпературы, не патрабуецца нават прыкладанне ціску. Выдзялення лятучых і іншых пабочных прадуктаў не адбываецца, назіраецца хіба што невялікая ўсаджванне. Такім чынам, каб вырабіць выраб, не патрэбныя дарагія грувасткія ўстаноўкі, няма неабходнасці і ў цеплавой энергіі, дзякуючы чаму прадпрыемствы хутка асвойваюць як буйнатанажных, так і малатанажных вытворчасць прадукцыі. Не варта забываць аб нізкай кошту поліэфірных смол - гэты паказчык у два разы ніжэй, чым у эпаксідных аналагаў.

рост вытворчасці

Нельга абыйсці ўвагай той факт, што на дадзены момант вытворчасць ненасычаных поліэфірнай смалы набірае абароты з кожным годам - гэта тычыцца не толькі нашай краіны, але і агульных замежных тэндэнцый. Калі верыць думку спецыялістаў, такая сітуацыя абавязкова захаваецца ў агляднай будучыні.

недахопы смол

Зразумела, поліэфірныя смолы таксама валодаюць некаторымі недахопамі, як і любыя іншыя матэрыялы. Да прыкладу, падчас вытворчасці выкарыстоўваецца стырол як растваральнік. Ён вогненебяспечны, з'яўляецца вельмі таксічным. На дадзены момант ужо створаны такія маркі, якія ня маюць у сваім складзе стыролу. Яшчэ адзін відавочны недахоп: гаручасць. Немадыфікаваных ненасычаныя поліэфірныя смолы гараць сапраўды гэтак жа, як цвёрдыя пароды дрэў. Дадзеную праблему вырашаюць: у склад рэчывы ўводзяцца парашковыя напаўняльнікі (нізкамалекулярных арганічныя злучэнні з утрыманнем фтору і хлору, трехокиси сурмы), часам выкарыстоўваюць хімічнае мадыфікаванне - ўводзяць тетрахлорфталевую, хлорэндиковую кіслаты, некаторыя многомеры: винилхлорацетат, хлорстирол, іншыя злучэнні, якія ўтрымліваюць хлор.

склад смол

Калі разглядаць склад поліэфірных ненасычаных смол, тут можна адзначыць шматкампанентную сумесь хімічных элементаў рознай прыроды - кожны з іх выконвае пэўныя задачы. Галоўнымі кампанентамі з'яўляюцца поліэфірныя смолы, яны выконваюць розныя функцыі. Да прыкладу, поліэфіры - гэта галоўны кампанент. Ён з'яўляецца прадуктам рэакцыі полікандэнсацыі многоатомных спіртоў, якія ўзаемадзейнічаюць з ангідрыду або многоосновными кіслотамі.

Калі казаць пра многоатомных спіртах, то тут запатрабаваныя диэтиленгликоль, этиленгликоль, гліцэрына, прапiленглiколь, дипропиленгликоль. У якасці ангідрыдаў ўжываюць адипиновую, фумаровую кіслаты, фталевый і малеиновый ангідрыду. Ліццё поліэфірнай смалы наўрад ці было б магчымым, калі б поліэфіры ў стане гатоўнасці для перапрацоўкі валодаў невысокай малекулярнай масай (каля 2000). У працэсе фармавання вырабаў ён ператвараецца ў палімер, які валодае трохмернай сеткаватай структурай, высокай малекулярнай масай (пасля таго, як ўводзяць ініцыятары отвержденія). Менавіта такая структура забяспечвае хімічную стойкасць, высокую трываласць матэрыялу.

Растваральнік-манамер

Яшчэ адзін абавязковы кампанент - манамер-растваральнік. Пры гэтым растваральнік выконвае дваякую функцыю. У першым выпадку ён патрабуецца для таго, каб знізіць глейкасць смалы да ўзроўню, які патрабуецца для перапрацоўкі (паколькі поліэфіры сам па сабе занадта густы).

З іншага боку, манамер прымае актыўны ўдзел у працэсе сополимеризации з поліэфіры, за кошт чаго забяспечваюцца аптымальная хуткасць полімерызацыі і высокая глыбіня отвержденія матэрыялу (калі разглядаць поліэфіры асобна, іх отвержденія адбываецца досыць павольна). Гидроперекись - той самы кампанент, які патрабуецца для перакладу ў цвёрдае стан з вадкага - толькі так усё свае якасці здабывае поліэфірная смала. Прымяненне каталізатара таксама абавязкова пры працы з поліэфірнымі ненасычанымі смоламі.

паскаральнік

Гэты інгрэдыент могуць ўводзіць у склад поліэфіраў як падчас вырабу, так і тады, калі адбываецца перапрацоўка (да ўводу ініцыятара). Для отвержденія палімераў самымі аптымальнымі паскаральнікамі можна назваць кобальтовые солі (октоат кобальту, нафтенат). Полімерызацыі трэба не толькі паскараць, але таксама актываваць, хоць у некаторых выпадках яе запавольваюць. Сакрэт у тым, што калі не выкарыстоўваць паскаральнікі і ініцыятары, у гатовым рэчыве будуць самастойна утварацца свабодныя радыкалы, за кошт чаго полімерызацыя будзе адбывацца заўчасна - прама пры захоўванні. Каб прадухіліць такая з'ява, не абысціся без запавольніка (інгібітару) отвержденія.

Прынцып дзеяння інгібітару

Механізм дзеяння гэтай складнікам такой: яна ўзаемадзейнічае з вольнымі радыкаламі, якія перыядычна ўзнікаюць, у выніку адбываецца адукацыя малаактыўны радыкалаў ці ж злучэнняў, якія зусім не маюць радыкальнай прыроды. Функцыю інгібітараў звычайна выконваюць такія рэчывы: хиноны, трикрезол, фенон, некаторыя з арганічных кіслот. У склад поліэфіраў ўводзяць інгібітары ў малых колькасцях падчас вырабу.

іншыя дабаўкі

Кампаненты, якія апісаны вышэй, - асноўныя, менавіта дзякуючы ім магчымая праца з поліэфірнай смалой як са злучным. Аднак, як паказвае практыка, у працэсе фармавання вырабаў досыць вялікая колькасць дабавак ўводзяць у поліэфіры, якія, у сваю чаргу, нясуць самыя розныя функцыі, мадыфікуюць ўласцівасці зыходнага рэчывы. Сярод такіх кампанентаў можна адзначыць парашковыя напаўняльнікі - іх ўводзяць спецыяльна, каб знізіць ўсаджванне, зрабіць таннейшым матэрыял, павялічыць вогнеўстойлівасць. Варта таксама адзначыць шклотканіны (армавальныя напаўняльнікі), ужыванне якіх абумоўлена павышэннем механічных уласцівасцяў. Існуюць і іншыя дабаўкі: стабілізатары, пластыфікатары, фарбавальнікі і інш.

Стекломаты

Як па таўшчыні, так па структуры шкловалакно можа быць розным. Стекломаты - шкловалакна, якія сякуць дробнымі кавалкамі, даўжыня іх вар'іруецца ў межах 12-50 мм. Элементы паміж сабой склейваюць пры дапамозе іншага часовага злучнага, у якасці якога звычайна выступае парашок або эмульсія. Смала эпаксідная поліэфірная выкарыстоўваецца для вырабу стекломатов, якія складаюцца з валокнаў, размешчаных хаатычна, шклотканіна ж сваім знешнім выглядам нагадвае звычайную тканіну. Каб дамагчыся максімальна магчымага ўмацавання, варта выкарыстоўваць розныя маркі шклотканіны.

Наогул, стекломаты маюць меншую трываласць, затое іх значна лягчэй апрацоўваць. Калі параўноўваць са шклотканінай, то гэты матэрыял лепш паўтарае форму матрыцы. Паколькі валакна досыць кароткія, маюць хаатычную арыентацыю, мат наўрад ці можа пахваліцца вялікай трываласцю. Аднак яго можна вельмі лёгка прахарчаваць смалой, паколькі ён мяккі, пры гэтым рыхл й тоўсты, чымсьці нагадвае губку. Матэрыял сапраўды мяккі, фармаванню паддаецца без праблем. Ламінат, да прыкладу, які робяць з такіх мацюкоў, адрозніваецца выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі, валодае высокай супраціўляльнасцю супраць атмасферных умоў (нават у рамках доўгага перыяду).

Дзе выкарыстоўваюць стекломаты

Мат знаходзіць сабе прымяненне ў сферы кантактнага фармавання, каб можна было вырабляць тавары складаных формаў. Вырабы, выкананыя з такога матэрыялу, ўжываюць у самых розных галінах:

• у сферы суднабудаўнічай прамысловасці (будаўніцтва каноэ, лодак, яхт, рыборезки, розных ўнутраных збудаванняў і інш.);
• стекломат і поліэфірная смала задзейнічаны на аўтамабільнай вытворчасці (розныя дэталі машын, цыліндры, фургоны, дыфузары, цыстэрны, інфармацыйныя панэлі, корпуса і інш.);
• у будаўнічай індустрыі (пэўныя элементы драўляных вырабаў, узвядзенне аўтобусных прыпынкаў, раздзяляльныя перагародкі і т. д.).

У стекломатов бывае розная шчыльнасць, як і таўшчыня. Падзяляюць матэрыял па вазе аднаго квадратнага метра, вымераюць які ў грамах. Сустракаецца досыць тонкі матэрыял, практычна паветраны (стекловуаль), таксама існуе тоўсты, практычна як коўдру (выкарыстоўваюць для таго, каб выраб здабыла патрэбную таўшчыню, атрымала патрабаваную трываласць).