Poliestera sveķi: ražošana un apstrāde

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Pēdējos gados poliestera sveķi ir kļuvuši ļoti populāri. Pirmkārt, tie ir pieprasīti kā vadošie komponenti stikla šķiedras, izturīgu un vieglu konstrukciju materiālu ražošanā.

Sveķu izgatavošana: pirmais solis

Kā sākas poliestera sveķu ražošana? Šis process sākas ar eļļas destilāciju – tās laikā izdalās dažādas vielas: benzols, etilēns un propilēns. Tie ir nepieciešami antihidrīdu, daudzbāzisko skābju, glikolu ražošanai. Pēc kopīgas gatavošanas visi šie komponenti veido tā sauktos bāzes sveķus, kas noteiktā stadijā ir jāatšķaida ar stirolu. Pēdējā viela, piemēram, var būt 50% no gatavā produkta. Šī posma ietvaros ir atļauta arī gatavo sveķu tirdzniecība, taču ražošanas posms vēl nav pabeigts: nevajadzētu aizmirst par piesātinājumu ar dažādām piedevām. Pateicoties šīm sastāvdaļām, gatavie sveķi iegūst savas unikālās īpašības.

Ražotājs var mainīt maisījuma sastāvu - daudz kas ir atkarīgs no tā, kur tieši tiks izmantoti poliestera sveķi. Speciālisti izvēlas visoptimālākās kombinācijas, kas ir rezultātsdarbs būs vielas ar pavisam citām īpašībām.

Sveķu ražošana: otrais posms

Svarīgi, lai gatavais maisījums būtu ciets – parasti tie nogaida, līdz polimerizācijas process sasniedz beigas. Ja tas tiek pārtraukts un materiāls ir pārdošanā, tas ir tikai daļēji polimerizēts. Ja ar to nekas netiks darīts, polimerizācija turpināsies, viela noteikti sacietēs. Šo iemeslu dēļ sveķu glabāšanas laiks ir ļoti ierobežots: jo vecāks materiāls, jo sliktākas tā galīgās īpašības. Polimerizāciju var arī palēnināt - tam izmanto ledusskapjus, tur nenotiek sacietēšana.

Lai ražošanas posms būtu pabeigts un gatavā produkcija tiktu iegūta, sveķiem jāpievieno arī divas svarīgas vielas: katalizators un aktivators. Katrs no tiem pilda savu funkciju: maisījumā sākas siltuma veidošanās, kas veicina polimerizācijas procesu. Tas ir, siltuma avots no ārpuses nav nepieciešams - viss notiek bez tā.

Polimerizācijas procesa gaita tiek regulēta - tiek kontrolētas sastāvdaļu proporcijas. Tā kā katalizatora un aktivatora kontakta rezultātā var izveidoties sprādzienbīstams maisījums, pēdējo parasti sveķiem pievieno tikai ražošanas procesā, katalizatoru pievieno pirms lietošanas, parasti to piegādā atsevišķi. Tikai tad, kad polimerizācijas process ir pabeigts, viela sacietē, varam secināt, ka poliestera sveķu ražošana ir pabeigta.

Oriģinālie sveķi

Kas tas irmateriāls sākotnējā stāvoklī? Tas ir medum līdzīgs viskozs šķidrums, kura krāsa var būt no tumši brūnas līdz gaiši dzeltenai. Ievadot noteiktu daudzumu cietinātāju, poliestera sveķi vispirms nedaudz sabiezē, pēc tam iegūst želatīna stāvokli. Nedaudz vēlāk konsistence atgādina gumiju, tad viela sacietē (kļūst nekausējama, nešķīstoša).

Šo procesu sauc par konservēšanu, jo normālā temperatūrā tas aizņem vairākas stundas. Kad sveķi ir cietā stāvoklī, tie atgādina cietu, izturīgu materiālu, ko var viegli krāsot dažādās krāsās. Parasti to izmanto kopā ar stikla audumiem (poliestera stiklšķiedru), tas pilda konstrukcijas elementa funkciju dažādu izstrādājumu ražošanā - tādi ir poliestera sveķi. Norādījumi, strādājot ar šādiem maisījumiem, ir ļoti svarīgi. Ir nepieciešams ievērot katru tā punktu.

Galvenās funkcijas

Poliestera sveķi sacietējuši ir lieliski strukturālie materiāli. Tiem ir raksturīga cietība, augsta izturība, lieliskas dielektriskās īpašības, nodilumizturība, ķīmiskā izturība. Neaizmirstiet, ka darbības laikā izstrādājumi, kas izgatavoti no poliestera sveķiem, ir droši no vides aizsardzības viedokļa. Atsevišķas mehāniskās īpašības maisījumiem, kas tiek izmantoti kopā ar stikla audumiem, pēc to veiktspējas līdzinās konstrukciju tērauda parametriem (atsevišķos gadījumos tos pat pārsniedz). Ražošanas tehnoloģija ir lēta, vienkārša, droša, jo viela tiek cietināta normālā istabas temperatūrā.temperatūra, pat spiediena pielietošana nav nepieciešama. Nav gaistošu vai citu blakusproduktu emisijas, ir tikai neliela saraušanās. Tādējādi, lai ražotu produktu, nav nepieciešamas dārgas lielgabarīta iekārtas un nav nepieciešama siltumenerģija, pateicoties kam uzņēmumi ātri apgūst gan lieljaudas, gan mazas jaudas ražošanu. Neaizmirstiet par poliestera sveķu zemajām izmaksām - šis rādītājs ir divas reizes zemāks nekā epoksīda sveķu cenas.

Ražošanas pieaugums

Nevar ignorēt faktu, ka šobrīd nepiesātināto poliestera sveķu ražošana ar katru gadu uzņem apgriezienus - tas attiecas ne tikai uz mūsu valsti, bet arī uz vispārējām ārvalstu tendencēm. Ja ticat ekspertu viedoklim, šāda situācija noteikti turpināsies arī pārskatāmā nākotnē.

Sveķu trūkumi

Protams, poliestera sveķiem, tāpat kā jebkuram citam materiālam, ir arī daži trūkumi. Piemēram, stirolu ražošanā izmanto kā šķīdinātāju. Tas ir viegli uzliesmojošs un ļoti toksisks. Šobrīd jau ir radīti tādi zīmoli, kuru sastāvā nav stirola. Vēl viens acīmredzams trūkums: uzliesmojamība. Nemodificēti, nepiesātināti poliestera sveķi deg tāpat kā cietkoksne. Šī problēma tiek atrisināta: vielas sastāvā tiek ievadītas pulverveida pildvielas (mazmolekulāri organiskie savienojumi, kas satur fluoru un hloru, antimona trioksīds), dažreiz tiek izmantota ķīmiska modifikācija - tetrahlorftalskābe,hlorendskābe, daži multimēri: vinilhloracetāts, hlorstirols, citi savienojumi, kas satur hloru.

Sveķu sastāvs

Ja ņemam vērā nepiesātināto poliestera sveķu sastāvu, šeit var atzīmēt dažāda rakstura ķīmisko elementu daudzkomponentu maisījumu - katrs no tiem veic noteiktus uzdevumus. Galvenās sastāvdaļas ir poliestera sveķi, tie veic dažādas funkcijas. Piemēram, poliesters ir galvenā sastāvdaļa. Tas ir poliolu polikondensācijas reakcijas produkts, kas reaģē ar anhidrīdiem vai daudzbāziskām skābēm.

Ja runājam par daudzvērtīgajiem spirtiem, tad šeit pieprasīti ir dietilēnglikols, etilēnglikols, glicerīns, propilēnglikols, dipropilēnglikols. Kā anhidrīdi tiek izmantoti adipīnskābes, fumārskābes, ftalskābes un maleīnskābes anhidrīdi. Poliestera sveķu liešana diez vai būtu iespējama, ja poliesteram būtu zema molekulmasa (apmēram 2000), kad tas ir gatavs apstrādei. Produktu formēšanas procesā tas pārvēršas polimērā ar trīsdimensiju tīkla struktūru, augstu molekulmasu (pēc sacietēšanas iniciatoru ievadīšanas). Tieši šī struktūra nodrošina ķīmisko izturību, materiāla augstu izturību.

Šīdinātāja monomērs

Vēl viena obligāta sastāvdaļa ir šķīdinātāja monomērs. Šajā gadījumā šķīdinātājs veic divkāršu funkciju. Pirmajā gadījumā tas ir nepieciešams, lai samazinātu sveķu viskozitāti līdz līmenim, kas nepieciešams apstrādei (jo pats poliesterspārāk bieza).

Savukārt monomērs aktīvi piedalās kopolimerizācijas procesā ar poliesteru, kā rezultātā tiek nodrošināts optimāls polimerizācijas ātrums un augsts materiāla sacietēšanas dziļums (ja poliesterus aplūko atsevišķi, to sacietēšana notiek diezgan lēni). Hidroperoksīds ir tieši tā sastāvdaļa, kas ir nepieciešama, lai sacietētu no šķidra stāvokļa – tikai tādā veidā poliestera sveķi iegūst visas savas īpašības. Katalizatora izmantošana ir obligāta arī, strādājot ar nepiesātinātiem poliestera sveķiem.

Akselerators

Šo sastāvdaļu var pievienot poliesteriem gan ražošanas laikā, gan apstrādes laikā (pirms iniciatora pievienošanas). Kob alta sāļus (kob alta oktoātu, naftenātu) var saukt par optimālākajiem polimēru sacietēšanas paātrinātājiem. Polimerizācija ir ne tikai jāpaātrina, bet arī jāaktivizē, lai gan dažos gadījumos tā tiek palēnināta. Noslēpums ir tāds, ka, neizmantojot paātrinātājus un iniciatorus, gatavajā vielā neatkarīgi veidosies brīvie radikāļi, kuru dēļ polimerizācija notiks priekšlaicīgi - tieši uzglabāšanas laikā. Lai novērstu šo parādību, ir nepieciešams sacietēšanas palēninātājs (inhibitors).

Inhibitora princips

Šī komponenta darbības mehānisms ir šāds: tas mijiedarbojas ar brīvajiem radikāļiem, kas periodiski rodas, kā rezultātā veidojas mazaktīvi radikāļi vai savienojumi, kuriem vispār nav radikāla rakstura. Inhibitoru funkciju parasti veic tādivielas: hinoni, trikrezols, fenons, dažas organiskās skābes. Ražošanas laikā poliesteri tiek veidoti ar nelielu daudzumu inhibitoru.

Citi uztura bagātinātāji

Iepriekš aprakstītās sastāvdaļas ir galvenās, tieši pateicoties tām ir iespējams strādāt ar poliestera sveķiem kā saistvielu. Taču, kā liecina prakse, produktu veidošanas procesā poliesteros tiek ievadīts pietiekami liels daudzums piedevu, kas savukārt veic dažādas funkcijas un maina sākotnējās vielas īpašības. Starp šiem komponentiem var atzīmēt pulvera pildvielas - tās ir īpaši ieviestas, lai samazinātu saraušanos, samazinātu materiāla izmaksas un palielinātu ugunsizturību. Jāatzīmē arī stikla audumi (pastiprinošie pildvielas), kuru izmantošana ir saistīta ar mehānisko īpašību palielināšanos. Ir arī citas piedevas: stabilizatori, plastifikatori, krāsvielas utt.

Stikla paklājiņi

Gan biezuma, gan struktūras ziņā stikla šķiedra var būt dažāda. Stikla paklāji ir stikla šķiedra, kas tiek sasmalcināta mazos gabaliņos, to garums svārstās no 12-50 mm. Elementi tiek salīmēti kopā, izmantojot citu pagaidu saistvielu, kas parasti ir pulveris vai emulsija. Epoksīda poliestera sveķus izmanto stikla paklājiņu ražošanai, kas sastāv no nejauši sakārtotām šķiedrām, savukārt stikla šķiedra pēc izskata atgādina parastu audumu. Lai sasniegtu augstāko iespējamo stiprību, jāizmanto dažādu klašu stikla šķiedra.

Kopumā stikla paklājiņiem ir mazākspēks, bet tos ir daudz vieglāk apstrādāt. Salīdzinot ar stiklšķiedru, šis materiāls labāk atkārto matricas formu. Tā kā šķiedras ir diezgan īsas, tām ir haotiska orientācija, paklājs diez vai var lepoties ar lielu izturību. Tomēr to var ļoti viegli piesūcināt ar sveķiem, jo tie ir mīksti, vienlaikus irdeni un biezi, nedaudz atgādinot sūkli. Materiāls ir patiešām mīksts un formējams. Piemēram, laminātam, kas izgatavots no šādiem paklājiem, ir izcilas mehāniskās īpašības, tam ir augsta izturība pret atmosfēras apstākļiem (pat ilgā laika periodā).

Kur tiek izmantoti stikla paklāji

Paklājs tiek izmantots kontaktliešanas jomā, lai varētu ražot sarežģītas formas preces. No šī materiāla izgatavotie izstrādājumi tiek izmantoti dažādās jomās:

• kuģu būves nozarē (kanoe laivu, laivu, jahtu, zivju kuteru, dažādu iekšējo konstrukciju u.c. būve);
• Stikla paklājs un poliestera sveķi tiek izmantoti automobiļu rūpniecībā (dažādas mašīnu daļas, cilindri, furgoni, difuzori, tvertnes, informācijas paneļi, korpusi utt.);
• būvniecības nozarē (noteikti koka izstrādājumi, autobusu pieturu celtniecība, starpsienas utt.).

Stikla paklājiņiem ir atšķirīgs blīvums, kā arī biezums. Materiāls tiek dalīts ar viena kvadrātmetra svaru, ko mēra gramos. Ir diezgan plāns materiāls, gandrīzgaisīgs (stikla plīvurs), ir arī biezs, gandrīz kā sega (lieto, lai nodrošinātu, ka produkts iegūst vēlamo biezumu, iegūst nepieciešamo izturību).