Polüestervaigud: tootmine ja käitlemine

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Viimastel aastatel on polüestervaigud muutunud väga populaarseks. Esiteks on need nõutud juhtivate komponentidena klaaskiudude, tugevate ja kergete konstruktsioonimaterjalide tootmisel.

Vaigu valmistamine: esimene samm

Kuidas polüestervaigu tootmine algab? See protsess algab õli destilleerimisega – selle käigus eralduvad erinevad ained: benseen, etüleen ja propüleen. Need on vajalikud antihüdriidide, mitmealuseliste hapete, glükoolide tootmiseks. Kõik need komponendid tekitavad pärast koos küpsetamist nn alusvaigu, mida teatud etapis tuleb stüreeniga lahjendada. Viimane aine võib olla näiteks 50% valmistootest. Selle etapi raames on lubatud ka valmisvaiku müük, kuid tootmisetapp pole veel lõppenud: ei tohiks unustada küllastumist erinevate lisanditega. Just tänu nendele komponentidele omandab valmis vaik oma ainulaadsed omadused.

Segu koostist saab tootja muuta – palju sõltub sellest, kus polüestervaiku täpselt kasutama hakatakse. Eksperdid valivad selle tulemuseks kõige optimaalsemad kombinatsioonidtöö on täiesti erinevate omadustega ained.

Vaigu tootmine: teine etapp

On oluline, et valmis segu oleks tahke – tavaliselt oodatakse, kuni polümerisatsiooniprotsess jõuab lõpuni. Kui see on katkenud ja materjal on müügil, on see ainult osaliselt polümeriseerunud. Kui sellega midagi ette ei võeta, siis polümerisatsioon jätkub, aine kõvastub kindlasti. Nendel põhjustel on vaigu säilivusaeg väga piiratud: mida vanem on materjal, seda halvemad on selle lõppomadused. Polümerisatsiooni saab ka pidurdada - selleks kasutatakse külmikuid, seal ei teki kivistumist.

Selleks, et tootmisetapp saaks lõpule ja valmistoode saadakse, tuleb vaigule lisada ka kaks olulist ainet: katalüsaator ja aktivaator. Igaüks neist täidab oma funktsiooni: segus algab soojuse teke, mis aitab kaasa polümerisatsiooniprotsessile. See tähendab, et väljastpoolt soojusallikat pole vaja – kõik juhtub ilma selleta.

Polümerisatsiooniprotsessi käik on reguleeritud – komponentide proportsioone kontrollitakse. Kuna katalüsaatori ja aktivaatori kokkupuutel võib tekkida plahvatusohtlik segu, siis viimast lisatakse vaigule enamasti eranditult tootmise käigus, katalüsaator lisatakse enne kasutamist, tavaliselt tarnitakse see eraldi. Alles siis, kui polümerisatsiooniprotsess on lõppenud, aine kõveneb, võime järeldada, et polüestervaikude tootmine on lõppenud.

Originaalsed vaigud

Mis see onmaterjal algses olekus? See on meelaadne viskoosne vedelik, mille värvus võib varieeruda tumepruunist helekollaseni. Teatud koguse kõvendite lisamisel polüestervaik esm alt veidi pakseneb, seejärel omandab želatiinse oleku. Veidi hiljem sarnaneb konsistents kummiga, seejärel aine kõvastub (muutub lahustumatuks, lahustumatuks).

Seda protsessi nimetatakse kõvendamiseks, kuna see võtab normaalsel temperatuuril mitu tundi. Kui vaik on tahkes olekus, meenutab see kõva, vastupidavat materjali, mida saab kergesti värvida väga erinevatesse värvidesse. Reeglina kasutatakse seda koos klaaskangastega (polüesterklaaskiud), see täidab konstruktsioonielemendi funktsiooni erinevate toodete valmistamisel - selline on polüestervaik. Juhised selliste segudega töötamisel on väga olulised. See on vajalik selle iga punkti järgimiseks.

Põhifunktsioonid

Kõvenenud polüestervaigud on suurepärased konstruktsioonimaterjalid. Neid iseloomustavad kõvadus, kõrge tugevus, suurepärased dielektrilised omadused, kulumiskindlus, keemiline vastupidavus. Ärge unustage, et töö käigus on polüestervaigust valmistatud tooted keskkonna seisukohast ohutud. Klaaskangaga koos kasutatavate segude teatud mehaanilised omadused oma jõudluse poolest sarnanevad konstruktsiooniterase parameetritega (mõnel juhul isegi ületavad neid). Tootmistehnoloogia on odav, lihtne, ohutu, kuna aine kõveneb normaalsel toatemperatuuril.temperatuuri, isegi rõhu rakendamine pole vajalik. Lenduvaid ega muid kõrvalsaadusi ei eraldu, täheldatakse ainult kerget kokkutõmbumist. Seega pole toote valmistamiseks vaja kalleid mahukaid paigaldisi ning puudub vajadus soojusenergia järele, tänu millele omandavad ettevõtted kiiresti nii suure kui ka väikese võimsusega tootmise. Ärge unustage polüestervaikude madalat hinda – see näitaja on kaks korda madalam kui epoksüvaikidel.

Tootmise kasv

Ei saa eirata tõsiasja, et hetkel saab küllastumata polüestervaigu tootmine iga aastaga hoogu juurde – see ei kehti mitte ainult meie riigi, vaid ka üldiste välismaiste trendide kohta. Kui uskuda ekspertide arvamust, jätkub selline olukord kindlasti ka lähitulevikus.

Vaikude puudused

Muidugi on polüestervaikudel, nagu igal teisel materjalil, ka mõned puudused. Näiteks stüreeni kasutatakse tootmisel lahustina. See on tuleohtlik ja väga mürgine. Praegu on juba loodud selliseid kaubamärke, mille koostises pole stüreeni. Teine ilmne puudus: süttivus. Modifitseerimata, küllastumata polüestervaigud põlevad täpselt nagu lehtpuu. See probleem lahendatakse: aine koostisesse lisatakse pulbrilisi täiteaineid (fluori ja kloori sisaldavad madala molekulmassiga orgaanilised ühendid, antimontrioksiid), mõnikord kasutatakse keemilist modifikatsiooni - tetrakloroftaali,klorendiinhape, mõned multimeerid: vinüülkloroatsetaat, klorostüreen, muud kloori sisaldavad ühendid.

Vaigu koostis

Kui arvestada küllastumata polüestervaikude koostist, võime siin märkida erineva iseloomuga keemiliste elementide mitmekomponentset segu - igaüks neist täidab teatud ülesandeid. Peamised komponendid on polüestervaigud, need täidavad erinevaid funktsioone. Näiteks polüester on põhikomponent. See on anhüdriidide või mitmealuseliste hapetega reageerivate polüoolide polükondensatsioonireaktsiooni produkt.

Kui rääkida mitmehüdroksüülsetest alkoholidest, siis siin on nõutud dietüleenglükool, etüleenglükool, glütseriin, propüleenglükool, dipropüleenglükool. Anhüdriididena kasutatakse adipiin-, fumaarhapet, ftaal- ja maleiinhapet. Polüestervaigu valamine oleks vaev alt võimalik, kui polüester oleks töötlemiseks valmis madala molekulmassiga (umbes 2000). Toodete vormimise käigus muutub see suure molekulmassiga kolmemõõtmelise võrgustruktuuriga polümeeriks (pärast kõvenemise initsiaatorite kasutuselevõttu). Just see struktuur tagab keemilise vastupidavuse ja materjali kõrge tugevuse.

Lahusti-monomeer

Teine kohustuslik komponent on lahusti monomeer. Sel juhul täidab lahusti kahekordset funktsiooni. Esimesel juhul on see vajalik vaigu viskoossuse vähendamiseks töötlemiseks vajaliku tasemeni (kuna polüester iseliiga paks).

Teisest küljest osaleb monomeer aktiivselt polüestri kopolümerisatsiooni protsessis, tänu millele on tagatud optimaalne polümerisatsiooni kiirus ja materjali kõrge kõvenemise sügavus (kui polüestreid vaadelda eraldi, on nende kõvenemine üsna aeglane). Hüdroperoksiid on just see komponent, mis on vajalik vedelast olekust tahkumiseks – ainult nii omandab polüestervaik kõik oma omadused. Katalüsaatori kasutamine on kohustuslik ka küllastumata polüestervaikudega töötamisel.

Accelerator

Seda koostisainet võib polüestritele lisada nii valmistamise ajal kui ka töötlemise ajal (enne initsiaatori lisamist). Koob altsoolasid (koob altoktoaat, naftenaat) võib nimetada kõige optimaalsemateks polümeeri kõvenemise kiirendajateks. Polümerisatsiooni tuleb mitte ainult kiirendada, vaid ka aktiveerida, kuigi mõnel juhul aeglustub. Saladus seisneb selles, et kui kiirendeid ja initsiaatoreid ei kasutata, tekivad valmisaines iseseisv alt vabad radikaalid, mille tõttu toimub polümerisatsioon enneaegselt – just ladustamise ajal. Selle nähtuse vältimiseks on kõvenemise aeglusti (inhibiitor) asendamatu.

Inhibiitori põhimõte

Selle komponendi toimemehhanism on järgmine: see interakteerub perioodiliselt tekkivate vabade radikaalidega, mille tulemusena tekivad väheaktiivsed radikaalid või ühendid, millel pole üldse radikaalset olemust. Inhibiitorite funktsiooni täidavad tavaliselt sellisedained: kinoonid, trikresool, fenoon, mõned orgaanilised happed. Polüestrid koostatakse valmistamise ajal väikese koguse inhibiitoritega.

Muud toidulisandid

Eelpool kirjeldatud komponendid on põhilised, just tänu neile on võimalik töötada sideainena polüestervaiku. Kuid nagu praktika näitab, lisatakse toodete moodustamise käigus polüestritesse piisav alt palju lisaaineid, mis omakorda täidavad mitmesuguseid funktsioone ja muudavad algse aine omadusi. Nende komponentide hulgas võib märkida pulbertäiteaineid - need võetakse kasutusele spetsiaalselt kokkutõmbumise vähendamiseks, materjali maksumuse vähendamiseks ja tulekindluse suurendamiseks. Samuti tuleb märkida klaaskangaid (tugevdavaid täiteaineid), mille kasutamine on tingitud mehaaniliste omaduste suurenemisest. On ka teisi lisandeid: stabilisaatorid, plastifikaatorid, värvained jne.

Klaasmatid

Nii paksuse kui struktuuri poolest võib klaaskiud olla erinev. Klaasmatid on klaaskiud, mis on hakitud väikesteks tükkideks, nende pikkus varieerub vahemikus 12-50 mm. Elemendid liimitakse kokku mõne muu ajutise sideainega, milleks on tavaliselt pulber või emulsioon. Epoksüpolüestervaiku kasutatakse klaasmattide valmistamiseks, mis koosnevad juhuslikult paigutatud kiududest, klaaskiud aga meenutab oma välimuselt tavalist kangast. Suurima võimaliku tugevuse saavutamiseks tuleks kasutada erinevat klassi klaaskiudu.

Üldiselt on klaasmattidel vähemtugevust, kuid neid on palju lihtsam töödelda. Klaaskiuga võrreldes kordab see materjal paremini maatriksi kuju. Kuna kiud on üsna lühikesed ja kaootilise orientatsiooniga, ei saa matt suure tugevusega kiidelda. Seda saab aga väga lihts alt vaiguga immutada, kuna see on pehme, samas lahti ja paks, meenutades veidi käsna. Materjal on tõeliselt pehme ja vormitav. Näiteks sellistest mattidest valmistatud laminaadil on suurepärased mehaanilised omadused, kõrge vastupidavus atmosfääritingimustele (isegi pika aja jooksul).

Kus klaasmatte kasutatakse

Matti kasutatakse kontaktvormimise valdkonnas, et oleks võimalik toota keeruka kujuga kaupu. Sellest materjalist valmistatud tooteid kasutatakse erinevates valdkondades:

• laevaehituses (kanuude, paatide, jahtide, kalalõikajate, erinevate sisekonstruktsioonide jms ehitus);
• Klaasmatti ja polüestervaiku kasutatakse autotööstuses (erinevad masinaosad, silindrid, kaubikud, difuusorid, paagid, infopaneelid, korpused jne);
• ehitustööstuses (teatud puittooted, bussiootepaviljonide ehitamine, vaheseinad jne).

Klaasmattidel on erinev tihedus ja ka paksus. Materjal jagatakse ühe ruutmeetri massiga, mida mõõdetakse grammides. Seal on üsna õhuke materjal, peaaeguõhuline (klaasloor), on ka paks, peaaegu nagu tekk (kasutatakse toote soovitud paksuse ja vajaliku tugevuse tagamiseks).