Polyesterharsen: productie en verwerking

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De laatste jaren zijn polyesterharsen erg populair geworden. Allereerst zijn ze veelgevraagd als toonaangevende componenten tijdens de productie van glasvezel, sterke en lichtgewicht structurele materialen.

Hars maken: eerste stap

Hoe begint de productie van polyesterhars? Dit proces begint met de destillatie van olie - hierbij komen verschillende stoffen vrij: benzeen, ethyleen en propyleen. Ze zijn nodig voor de productie van antihydriden, polybasische zuren, glycolen. Na het samen koken vormen al deze componenten de zogenaamde basishars, die in een bepaald stadium moet worden verdund met styreen. De laatste stof kan bijvoorbeeld 50% van het eindproduct zijn. Als onderdeel van deze fase is ook de verkoop van kant-en-klare hars toegestaan, maar de productiefase is nog niet voltooid: men mag verzadiging met verschillende additieven niet vergeten. Het is dankzij deze componenten dat de afgewerkte hars zijn unieke eigenschappen verkrijgt.

De samenstelling van het mengsel kan door de fabrikant worden gewijzigd - veel hangt af van waar de polyesterhars precies zal worden gebruikt. Experts selecteren de meest optimale combinaties, het resultaat hiervanwerk zullen stoffen zijn met totaal andere eigenschappen.

Harsproductie: tweede fase

Het is belangrijk dat het afgewerkte mengsel vast is - meestal wachten ze tot het polymerisatieproces het einde bereikt. Als het wordt onderbroken en het materiaal te koop is, is het slechts gedeeltelijk gepolymeriseerd. Als er niets mee wordt gedaan, gaat de polymerisatie door, de stof zal zeker uitharden. Om deze redenen is de houdbaarheid van de hars zeer beperkt: hoe ouder het materiaal, hoe slechter de uiteindelijke eigenschappen. Polymerisatie kan ook worden vertraagd - hiervoor worden koelkasten gebruikt, verharding vindt daar niet plaats.

Om de productiefase te voltooien en het eindproduct te verkrijgen, moeten ook twee belangrijke stoffen aan de hars worden toegevoegd: een katalysator en een activator. Elk van hen vervult zijn eigen functie: de warmteontwikkeling begint in het mengsel, wat bijdraagt aan het polymerisatieproces. Dat wil zeggen, een warmtebron van buitenaf is niet nodig - alles gebeurt zonder.

Het verloop van het polymerisatieproces is gereguleerd - de verhoudingen van de componenten worden gecontroleerd. Aangezien contact tussen de katalysator en de activator kan resulteren in een explosief mengsel, wordt deze laatste meestal uitsluitend als onderdeel van de productie aan de hars toegevoegd, de katalysator wordt voor gebruik toegevoegd, deze wordt meestal apart geleverd. Pas wanneer het polymerisatieproces is voltooid, hardt de stof uit, kunnen we concluderen dat de productie van polyesterharsen is voltooid.

Originele harsen

Wat is ditmateriaal in originele staat? Het is een honingachtige, stroperige vloeistof die in kleur kan variëren van donkerbruin tot lichtgeel. Wanneer een bepaalde hoeveelheid verharders wordt toegevoegd, wordt de polyesterhars eerst iets dikker en krijgt dan een gelatineuze toestand. Even later lijkt de consistentie op rubber, dan hardt de substantie uit (wordt onsmeltbaar, onoplosbaar).

Dit proces wordt uitharden genoemd, omdat het bij normale temperatuur enkele uren duurt. Wanneer de hars in vaste toestand is, lijkt het op een hard, duurzaam materiaal dat gemakkelijk in een grote verscheidenheid aan kleuren kan worden geverfd. In de regel wordt het gebruikt in combinatie met glasweefsels (polyester glasvezel), het vervult de functie van een structureel element voor de vervaardiging van verschillende producten - zoals polyesterhars. Instructies bij het werken met dergelijke mengsels zijn erg belangrijk. Het is noodzakelijk om aan elk van zijn punten te voldoen.

Belangrijkste kenmerken

Polyesterharsen in uitgeharde staat zijn uitstekende structurele materialen. Ze worden gekenmerkt door hardheid, hoge sterkte, uitstekende diëlektrische eigenschappen, slijtvastheid, chemische weerstand. Vergeet niet dat producten gemaakt van polyesterhars tijdens het gebruik veilig zijn vanuit milieuoogpunt. Bepaalde mechanische eigenschappen van de mengsels die worden gebruikt in combinatie met glasweefsels, lijken qua prestatie op de parameters van constructiestaal (in sommige gevallen zelfs hoger). De fabricagetechnologie is goedkoop, eenvoudig en veilig, omdat de stof bij normale kamertemperatuur wordt uitgehard.temperatuur, zelfs het uitoefenen van druk is niet vereist. Er is geen uitstoot van vluchtige of andere bijproducten, er wordt slechts een lichte krimp waargenomen. Om een product te vervaardigen, zijn dus geen dure omvangrijke installaties nodig en is er geen behoefte aan thermische energie, waardoor ondernemingen snel zowel productie met grote als kleine capaciteit onder de knie krijgen. Vergeet de lage kosten van polyesterharsen niet - dit cijfer is twee keer lager dan dat van epoxy-tegenhangers.

Productiegroei

Het is onmogelijk om het feit te negeren dat de productie van onverzadigde polyesterhars momenteel elk jaar in een stroomversnelling komt - dit geldt niet alleen voor ons land, maar ook voor algemene buitenlandse trends. Als je de mening van experts gelooft, zal deze situatie in de nabije toekomst zeker voortduren.

Nadelen van harsen

Natuurlijk hebben polyesterharsen ook enkele nadelen, net als elk ander materiaal. Zo wordt styreen gebruikt als oplosmiddel tijdens de productie. Het is ontvlambaar en zeer giftig. Op dit moment zijn er al merken gemaakt die geen styreen in hun samenstelling hebben. Een ander duidelijk nadeel: ontvlambaarheid. Ongemodificeerde, onverzadigde polyesterharsen branden net als hardhout. Dit probleem is opgelost: poedervullers worden in de samenstelling van de stof geïntroduceerd (organische verbindingen met een laag molecuulgewicht die fluor en chloor, antimoontrioxide bevatten), soms wordt chemische modificatie gebruikt - tetrachloorftaalzuur,chloreenzuur, sommige multimeren: vinylchlooracetaat, chloorstyreen, andere verbindingen die chloor bevatten.

Harssamenstelling

Als we kijken naar de samenstelling van onverzadigde polyesterharsen, kunnen we hier een uit meerdere componenten bestaand mengsel van chemische elementen van verschillende aard opmerken - elk van hen voert bepaalde taken uit. De belangrijkste componenten zijn polyesterharsen, ze vervullen verschillende functies. Zo is polyester het hoofdbestanddeel. Het is een product van de polycondensatiereactie van polyolen die reageren met anhydriden of polybasische zuren.

Als we het hebben over meerwaardige alcoholen, dan is hier vraag naar diethyleenglycol, ethyleenglycol, glycerine, propyleenglycol en dipropyleenglycol. Als anhydriden worden adipinezuur, fumaarzuur, ftaalzuur en maleïnezuuranhydriden gebruikt. Het gieten van polyesterhars zou nauwelijks mogelijk zijn als polyester een laag molecuulgewicht (ongeveer 2000) zou hebben wanneer het klaar is voor verwerking. Tijdens het vormen van producten verandert het in een polymeer met een driedimensionale netwerkstructuur, hoog molecuulgewicht (na uitharding worden initiatoren geïntroduceerd). Het is deze structuur die zorgt voor chemische weerstand, hoge sterkte van het materiaal.

Oplosmiddel-monomeer

Een ander verplicht onderdeel is het oplosmiddelmonomeer. In dit geval vervult het oplosmiddel een dubbele functie. In het eerste geval is het nodig om de viscositeit van de hars te verlagen tot een niveau dat nodig is voor verwerking (aangezien de polyester zelfte dik).

Aan de andere kant neemt het monomeer actief deel aan het proces van copolymerisatie met polyester, waardoor een optimale polymerisatiesnelheid en een hoge mate van uitharding van het materiaal worden gegarandeerd (als polyesters afzonderlijk worden beschouwd, is hun uitharding Behoorlijk langzaam). Hydroperoxide is juist het bestanddeel dat nodig is om vanuit vloeibare toestand te stollen - dit is de enige manier waarop polyesterhars al zijn kwaliteiten verkrijgt. Ook bij het werken met onverzadigde polyesterharsen is het gebruik van een katalysator verplicht.

Versneller

Dit ingrediënt kan zowel tijdens de fabricage als tijdens de verwerking (vóór de toevoeging van de initiator) aan polyesters worden toegevoegd. Kob altzouten (kob altoctoaat, naftenaat) kunnen de meest optimale versnellers worden genoemd voor het uitharden van polymeren. Polymerisatie moet niet alleen worden versneld, maar ook worden geactiveerd, hoewel het in sommige gevallen wordt vertraagd. Het geheim is dat als versnellers en initiatoren niet worden gebruikt, zich onafhankelijk vrije radicalen zullen vormen in de eindproducten, waardoor polymerisatie voortijdig zal optreden - precies tijdens opslag. Om dit fenomeen te voorkomen is een uithardingsvertrager (remmer) onmisbaar.

Remmerprincipe

Het werkingsmechanisme van deze component is als volgt: het interageert met vrije radicalen die periodiek ontstaan, wat resulteert in de vorming van laagactieve radicalen of verbindingen die helemaal geen radicale aard hebben. De functie van remmers wordt meestal uitgevoerd door dergelijkestoffen: chinonen, tricresol, fenon, enkele van de organische zuren. Polyesters worden tijdens de fabricage geformuleerd met kleine hoeveelheden remmers.

Andere supplementen

De hierboven beschreven componenten zijn de belangrijkste, het is dankzij hen dat het mogelijk is om met polyesterhars als bindmiddel te werken. Zoals de praktijk echter laat zien, wordt tijdens het proces van het vormen van producten een voldoende grote hoeveelheid additieven in polyesters geïntroduceerd, die op hun beurt een verscheidenheid aan functies vervullen en de eigenschappen van de oorspronkelijke stof wijzigen. Onder deze componenten kunnen poedervullers worden opgemerkt - ze worden specifiek geïntroduceerd om krimp te verminderen, de materiaalkosten te verlagen en de brandwerendheid te vergroten. Er moet ook worden opgemerkt glasweefsels (versterkende vulstoffen), waarvan het gebruik te wijten is aan een toename van mechanische eigenschappen. Er zijn andere additieven: stabilisatoren, weekmakers, kleurstoffen, enz.

Glazen matten

Zowel in dikte als in structuur kan glasvezel verschillen. Glasmatten zijn glasvezel die in kleine stukjes worden gehakt, hun lengte varieert tussen 12-50 mm. De elementen worden aan elkaar gelijmd met een ander tijdelijk bindmiddel, meestal een poeder of emulsie. Epoxy polyesterhars wordt gebruikt voor de vervaardiging van glasmatten, die bestaan uit willekeurig gerangschikte vezels, terwijl glasvezel qua uiterlijk lijkt op een gewone stof. Om de hoogst mogelijke sterkte te bereiken, moeten verschillende soorten glasvezel worden gebruikt.

Over het algemeen hebben glasmatten minderkracht, maar ze zijn veel gemakkelijker te verwerken. In vergelijking met glasvezel herha alt dit materiaal de vorm van de matrix beter. Omdat de vezels vrij kort zijn, een chaotische oriëntatie hebben, kan de mat nauwelijks bogen op grote sterkte. Het kan echter heel gemakkelijk worden geïmpregneerd met hars, omdat het zacht is, terwijl het los en dik is en enigszins doet denken aan een spons. Het materiaal is echt zacht en kneedbaar. Zo heeft laminaat, dat van dergelijke matten wordt gemaakt, uitstekende mechanische eigenschappen, een hoge weerstand tegen atmosferische omstandigheden (zelfs binnen een lange periode).

Waar glasmatten worden gebruikt

Mat wordt gebruikt op het gebied van contactgieten om goederen met complexe vormen te kunnen produceren. Producten gemaakt van dit materiaal worden op verschillende gebieden gebruikt:

• in de scheepsbouwindustrie (constructie van kano's, boten, jachten, viskotters, diverse interne constructies, enz.);
• Glasmat en polyesterhars worden gebruikt in de auto-industrie (diverse machineonderdelen, cilinders, bestelwagens, diffusers, tanks, informatiepanelen, behuizingen, enz.);
• in de bouwsector (bepaalde houtproducten, bushokjes bouwen, scheidingswanden, enz.).

Glasmatten hebben verschillende dichtheid en dikte. Het materiaal wordt gedeeld door het gewicht van één vierkante meter, gemeten in grammen. Er is een vrij dun materiaal, bijnaluchtig (glazen sluier), er is ook een dikke, bijna als een deken (gebruikt om ervoor te zorgen dat het product de gewenste dikte krijgt, de vereiste sterkte verkrijgt).