Polyesterové živice: výroba a manipulácia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

V posledných rokoch sa polyesterové živice stali veľmi populárnymi. V prvom rade sú žiadané ako hlavné komponenty pri výrobe sklolaminátových, pevných a ľahkých konštrukčných materiálov.

Výroba živice: prvý krok

Ako začína výroba polyesterovej živice? Tento proces začína destiláciou ropy - pri nej sa uvoľňujú rôzne látky: benzén, etylén a propylén. Sú potrebné na výrobu antihydridov, viacsýtnych kyselín, glykolov. Všetky tieto zložky po spoločnom varení vytvoria takzvanú základnú živicu, ktorá sa v určitom štádiu musí zriediť styrénom. Poslednou látkou môže byť napríklad 50 % hotového výrobku. V rámci tejto fázy je povolený aj predaj hotovej živice, ale výrobná fáza ešte nie je dokončená: netreba zabúdať na nasýtenie rôznymi prísadami. Práve vďaka týmto komponentom získa hotová živica svoje jedinečné vlastnosti.

Zloženie zmesi môže výrobca zmeniť - veľa závisí od toho, kde presne bude polyesterová živica použitá. Odborníci vyberajú najoptimálnejšie kombinácie, výsledkom čoho jeprácou budú látky s úplne inými vlastnosťami.

Výroba živice: druhá fáza

Je dôležité, aby hotová zmes bola tuhá – zvyčajne sa čaká, kým proces polymerizácie neskončí. Ak je prerušený a materiál je v predaji, je len čiastočne polymerizovaný. Ak sa s tým nič neurobí, polymerizácia bude pokračovať, hmota určite stvrdne. Z týchto dôvodov je trvanlivosť živice veľmi obmedzená: čím je materiál starší, tým sú jeho konečné vlastnosti horšie. Polymerizácia sa dá aj spomaliť – na to slúžia chladničky, tam tvrdnutie nenastáva.

Aby sa dokončila výrobná fáza a získal sa hotový výrobok, musia sa do živice pridať aj dve dôležité látky: katalyzátor a aktivátor. Každý z nich plní svoju vlastnú funkciu: v zmesi začína tvorba tepla, čo prispieva k procesu polymerizácie. To znamená, že nie je potrebný vonkajší zdroj tepla – všetko sa deje bez neho.

Priebeh polymerizačného procesu je regulovaný - kontrolované sú pomery zložiek. Pretože kontaktom medzi katalyzátorom a aktivátorom môže vzniknúť výbušná zmes, tento sa zvyčajne pridáva do živice výlučne ako súčasť výroby, katalyzátor sa pridáva pred použitím, zvyčajne sa dodáva oddelene. Až keď je proces polymerizácie dokončený, látka stvrdne, môžeme konštatovať, že výroba polyesterových živíc je dokončená.

Originálne živice

Čo je totomateriál v pôvodnom stave? Je to medovitá, viskózna kvapalina, ktorá môže mať farbu od tmavohnedej po svetložltú. Po pridaní určitého množstva tvrdidiel polyesterová živica najskôr mierne zhustne a potom získa želatínový stav. O niečo neskôr konzistenciou pripomína gumu, potom hmota stuhne (stane sa nerozpustná, nerozpustná).

Tento proces sa nazýva vytvrdzovanie, keďže pri normálnej teplote trvá niekoľko hodín. Keď je živica v pevnom stave, pripomína tvrdý, odolný materiál, ktorý sa dá ľahko farbiť v širokej škále farieb. Spravidla sa používa v kombinácii so sklenenými tkaninami (polyesterové sklolaminátové vlákno), plní funkciu konštrukčného prvku na výrobu rôznych produktov - ako je polyesterová živica. Pokyny pri práci s takýmito zmesami sú veľmi dôležité. Je potrebné dodržiavať každý jeho bod.

Kľúčové funkcie

Polyesterové živice vo vytvrdnutom stave sú vynikajúce konštrukčné materiály. Vyznačujú sa tvrdosťou, vysokou pevnosťou, výbornými dielektrickými vlastnosťami, odolnosťou proti opotrebovaniu, chemickou odolnosťou. Nezabudnite, že v procese prevádzky sú výrobky vyrobené z polyesterovej živice bezpečné z hľadiska životného prostredia. Určité mechanické vlastnosti zmesí, ktoré sa používajú v spojení so sklenenými tkaninami, z hľadiska ich výkonu pripomínajú parametre konštrukčnej ocele (v niektorých prípadoch ich dokonca prevyšujú). Výrobná technológia je lacná, jednoduchá, bezpečná, keďže látka vytvrdzuje pri normálnej izbovej teplote.teplota, dokonca ani použitie tlaku nie je potrebné. Nedochádza k emisiám prchavých alebo iných vedľajších produktov, pozoruje sa len mierne zmrštenie. Na výrobu produktu teda nie sú potrebné drahé objemné zariadenia a nie je potrebná tepelná energia, vďaka čomu podniky rýchlo zvládajú veľkokapacitnú aj malokapacitnú výrobu. Nezabudnite na nízku cenu polyesterových živíc – toto číslo je dvakrát nižšie ako pri epoxidových náprotivkoch.

Rast produkcie

Nemožno opomenúť fakt, že v súčasnosti výroba nenasýtenej polyesterovej živice každým rokom naberá na obrátkach - to platí nielen pre našu krajinu, ale aj pre všeobecné zahraničné trendy. Ak veríte názoru odborníkov, táto situácia bude určite v dohľadnej dobe pokračovať.

Nevýhody živíc

Polyesterové živice majú samozrejme aj určité nevýhody, ako každý iný materiál. Pri výrobe sa ako rozpúšťadlo používa napríklad styrén. Je horľavý a vysoko toxický. Momentálne už vznikli také značky, ktoré styrén vo svojom zložení nemajú. Ďalšia zjavná nevýhoda: horľavosť. Neupravené, nenasýtené polyesterové živice horia rovnako ako tvrdé drevo. Tento problém je vyriešený: do zloženia látky sa zavádzajú práškové plnivá (nízkomolekulárne organické zlúčeniny obsahujúce fluór a chlór, oxid antimonitý), niekedy sa používa chemická modifikácia - tetrachloroftalová,kyselina chlórendová, niektoré multiméry: vinylchlóracetát, chlórstyrén, iné zlúčeniny, ktoré obsahujú chlór.

Zloženie živice

Ak vezmeme do úvahy zloženie nenasýtených polyesterových živíc, môžeme si všimnúť viaczložkovú zmes chemických prvkov rôzneho charakteru - každý z nich plní určité úlohy. Hlavnými komponentmi sú polyesterové živice, ktoré plnia rôzne funkcie. Hlavnou zložkou je napríklad polyester. Je produktom polykondenzačnej reakcie polyolov, ktoré reagujú s anhydridmi alebo viacsýtnymi kyselinami.

Ak hovoríme o viacsýtnych alkoholoch, potom sú tu žiadané dietylénglykol, etylénglykol, glycerín, propylénglykol, dipropylénglykol. Ako anhydridy sa používajú kyseliny adipová, fumarová, anhydridy kyseliny ftalovej a maleínovej. Odlievanie polyesterovej živice by bolo sotva možné, ak by polyester mal nízku molekulovú hmotnosť (asi 2000), keď je pripravený na spracovanie. V procese formovania produktov sa mení na polymér s trojrozmernou sieťovou štruktúrou, vysokou molekulovou hmotnosťou (po zavedení iniciátorov vytvrdzovania). Práve táto štruktúra zabezpečuje chemickú odolnosť, vysokú pevnosť materiálu.

Rozpúšťadlový monomér

Ďalšou povinnou zložkou je rozpúšťadlový monomér. V tomto prípade plní rozpúšťadlo dvojitú funkciu. V prvom prípade je to potrebné na zníženie viskozity živice na úroveň, ktorá je potrebná na spracovanie (keďže samotný polyesterpríliš hrubé).

Na druhej strane sa monomér aktívne zúčastňuje procesu kopolymerizácie s polyesterom, vďaka čomu je zabezpečená optimálna rýchlosť polymerizácie a vysoká hĺbka vytvrdnutia materiálu (ak sa polyestery posudzujú oddelene, ich vytvrdzovanie je dosť pomalé). Hydroperoxid je práve tou zložkou, ktorá je potrebná na stuhnutie z tekutého stavu - len tak polyesterová živica získa všetky svoje kvality. Použitie katalyzátora je povinné aj pri práci s nenasýtenými polyesterovými živicami.

Accelerator

Táto prísada sa môže pridať do polyesterov počas výroby aj počas spracovania (pred pridaním iniciátora). Soli kob altu (oktoát kob altu, naftenát) možno nazvať najoptimálnejšími urýchľovačmi vytvrdzovania polymérov. Polymerizáciu treba nielen urýchliť, ale aj aktivovať, aj keď v niektorých prípadoch aj spomaliť. Tajomstvo je v tom, že ak sa nepoužijú urýchľovače a iniciátory, v hotovej látke sa nezávisle vytvoria voľné radikály, v dôsledku čoho dôjde k predčasnej polymerizácii - priamo počas skladovania. Na zabránenie tomuto javu je nevyhnutný spomaľovač vytvrdzovania (inhibítor).

Princíp inhibítora

Mechanizmus účinku tejto zložky je nasledovný: interaguje s periodicky vznikajúcimi voľnými radikálmi, čo vedie k tvorbe nízkoaktívnych radikálov alebo zlúčenín, ktoré vôbec nemajú radikálnu povahu. Funkciu inhibítorov zvyčajne vykonávajú naprlátky: chinóny, trikrezol, fenón, niektoré z organických kyselín. Polyestery sú formulované s malým množstvom inhibítorov počas výroby.

Iné doplnky

Vyššie popísané komponenty sú hlavné, práve vďaka nim je možné pracovať s polyesterovou živicou ako spojivom. Ako však ukazuje prax, v procese vytvárania produktov sa do polyesterov zavádza dostatočne veľké množstvo prísad, ktoré zase vykonávajú rôzne funkcie a modifikujú vlastnosti pôvodnej látky. Medzi týmito zložkami možno zaznamenať práškové plnivá - zavádzajú sa špeciálne na zníženie zmršťovania, zníženie nákladov na materiál a zvýšenie požiarnej odolnosti. Treba tiež poznamenať sklenené tkaniny (výstužné plnivá), ktorých použitie je spôsobené zvýšením mechanických vlastností. Existujú ďalšie prísady: stabilizátory, zmäkčovadlá, farbivá atď.

Sklenené podložky

Sklolaminát sa môže líšiť v hrúbke aj štruktúre. Sklenené rohože sú sklenené vlákna, ktoré sú nasekané na malé kúsky, ich dĺžka sa pohybuje medzi 12-50 mm. Prvky sa k sebe lepia pomocou iného dočasného spojiva, ktorým je zvyčajne prášok alebo emulzia. Epoxidová polyesterová živica sa používa na výrobu sklenených rohoží, ktoré pozostávajú z vlákien usporiadaných náhodne, zatiaľ čo sklolaminát svojím vzhľadom pripomína obyčajnú tkaninu. Na dosiahnutie najvyššej možnej pevnosti by sa mali použiť rôzne druhy sklolaminátu.

Vo všeobecnosti majú sklenené rohože menejpevnosť, ale oveľa ľahšie sa spracovávajú. V porovnaní so sklolaminátom tento materiál lepšie opakuje tvar matrice. Keďže vlákna sú dosť krátke, majú chaotickú orientáciu, karimatka sa len ťažko môže pochváliť veľkou pevnosťou. Dá sa však veľmi ľahko napustiť živicou, pretože je mäkká, pričom je sypká a hustá, trochu pripomína špongiu. Materiál je naozaj mäkký a tvarovateľný. Napríklad laminát, ktorý je vyrobený z takýchto rohoží, má vynikajúce mechanické vlastnosti, má vysokú odolnosť voči atmosférickým vplyvom (aj počas dlhého obdobia).

Kde sa používajú sklenené rohože

Rohož sa používa v oblasti kontaktného lisovania, aby bolo možné vyrábať tovar so zložitými tvarmi. Výrobky vyrobené z tohto materiálu sa používajú v rôznych oblastiach:

• v lodiarskom priemysle (konštrukcia kanoí, člnov, jácht, rezačiek rýb, rôznych vnútorných konštrukcií atď.);
• Sklenená rohož a polyesterová živica sa používajú v automobilovom priemysle (rôzne časti strojov, valce, dodávky, difúzory, nádrže, informačné panely, kryty atď.);
• v stavebníctve (niektoré výrobky z dreva, budovy autobusových prístreškov, deliace steny atď.).

Sklenené rohože majú rôznu hustotu, ako aj hrúbku. Materiál je vydelený hmotnosťou jedného štvorcového metra, ktorá sa meria v gramoch. Je tam pomerne tenký materiál, takmervzdušný (sklenený závoj), existuje aj hrubý, takmer ako prikrývka (používa sa na zabezpečenie toho, aby výrobok získal požadovanú hrúbku, získal požadovanú pevnosť).