Polyesterharze: Herstellung und Handhabung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

In den letzten Jahren sind Polyesterharze sehr beliebt geworden. Erstens sind sie als führende Komponenten bei der Herstellung von Glasfasern, starken und leichten Strukturmaterialien gefragt.

Harzherstellung: erster Schritt

Wie beginnt die Produktion von Polyesterharz? Dieser Prozess beginnt mit der Destillation von Öl – dabei werden verschiedene Stoffe freigesetzt: Benzol, Ethylen und Propylen. Sie sind notwendig für die Herstellung von Antihydriden, mehrbasigen Säuren, Glykolen. Alle diese Komponenten ergeben nach dem gemeinsamen Kochen das sogenannte Basisharz, das zu einem bestimmten Zeitpunkt mit Styrol verdünnt werden muss. Der letzte Stoff kann beispielsweise 50 % des Endprodukts ausmachen. Im Rahmen dieser Phase ist auch der Verkauf von fertigem Harz erlaubt, aber die Produktionsphase ist noch nicht abgeschlossen: Man sollte die Sättigung mit verschiedenen Zusatzstoffen nicht vergessen. Dank dieser Komponenten erhält das fertige Harz seine einzigartigen Eigenschaften.

Die Zusammensetzung der Mischung kann vom Hersteller verändert werden - vieles hängt davon ab, wo genau das Polyesterharz eingesetzt wird. Experten wählen die optimalsten Kombinationen aus, das Ergebnis davonArbeit werden Substanzen mit völlig anderen Eigenschaften sein.

Harzproduktion: zweite Stufe

Es ist wichtig, dass die fertige Mischung fest ist - normalerweise warten sie, bis der Polymerisationsprozess das Ende erreicht hat. Wenn es unterbrochen wird und das Material zum Verkauf steht, wird es nur teilweise polymerisiert. Wenn nichts damit gemacht wird, wird die Polymerisation fortgesetzt, die Substanz wird definitiv aushärten. Aus diesen Gründen ist die H altbarkeit des Harzes sehr begrenzt: Je älter das Material, desto schlechter seine Endeigenschaften. Auch die Polymerisation kann verlangsamt werden - dafür werden Kühlschränke verwendet, dort findet keine Aushärtung statt.

Damit die Produktionsphase abgeschlossen und das fertige Produkt erh alten werden kann, müssen dem Harz außerdem zwei wichtige Substanzen zugesetzt werden: ein Katalysator und ein Aktivator. Jeder von ihnen erfüllt seine eigene Funktion: In der Mischung beginnt die Wärmeerzeugung, die zum Polymerisationsprozess beiträgt. Das heißt, es wird keine Wärmequelle von außen benötigt – alles passiert ohne sie.

Der Ablauf des Polymerisationsprozesses wird geregelt - die Anteile der Komponenten werden kontrolliert. Da der Kontakt zwischen dem Katalysator und dem Aktivator zu einem explosionsfähigen Gemisch führen kann, wird letzterer üblicherweise ausschließlich im Rahmen der Herstellung dem Harz zugesetzt, der Katalysator wird vor Gebrauch zugesetzt, er wird üblicherweise separat zugeführt. Erst wenn der Polymerisationsprozess abgeschlossen ist, die Substanz aushärtet, können wir darauf schließen, dass die Produktion von Polyesterharzen abgeschlossen ist.

Originalharze

Was ist dasMaterial im Originalzustand? Es ist eine honigartige, viskose Flüssigkeit, deren Farbe von dunkelbraun bis hellgelb reichen kann. Bei Zugabe einer bestimmten Härtermenge verdickt sich das Polyesterharz zunächst leicht und nimmt dann einen gallertartigen Zustand an. Etwas später ähnelt die Konsistenz Gummi, dann härtet die Substanz aus (wird unschmelzbar, unlöslich).

Dieser Vorgang wird Aushärtung genannt, da er bei normaler Temperatur mehrere Stunden dauert. Wenn sich das Harz in seinem festen Zustand befindet, ähnelt es einem harten, h altbaren Material, das leicht in einer Vielzahl von Farben gefärbt werden kann. In der Regel wird es in Kombination mit Glasgeweben (Polyester-Glasfaser) verwendet, es erfüllt die Funktion eines Konstruktionselements für die Herstellung verschiedener Produkte - wie Polyesterharz. Anweisungen beim Arbeiten mit solchen Mischungen sind sehr wichtig. Es ist notwendig, jeden seiner Punkte einzuh alten.

Schlüsselfunktionen

Polyesterharze im ausgehärteten Zustand sind hervorragende Konstruktionsmaterialien. Sie zeichnen sich durch Härte, hohe Festigkeit, hervorragende dielektrische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit, chemische Beständigkeit aus. Vergessen Sie nicht, dass Produkte aus Polyesterharz im Betrieb aus ökologischer Sicht unbedenklich sind. Bestimmte mechanische Eigenschaften der Mischungen, die in Verbindung mit Glasgeweben verwendet werden, ähneln in ihrer Leistungsfähigkeit den Parametern von Baustahl (teilweise übertreffen sie diese sogar). Die Herstellungstechnologie ist billig, einfach, sicher, da die Substanz bei normaler Raumtemperatur ausgehärtet wird. Temperatur, auch die Anwendung von Druck ist nicht erforderlich. Es gibt keine Emission von flüchtigen oder anderen Nebenprodukten, es wird nur eine leichte Schrumpfung beobachtet. Um ein Produkt herzustellen, sind daher keine teuren sperrigen Anlagen erforderlich, und es wird keine Wärmeenergie benötigt, wodurch Unternehmen sowohl die Produktion mit großer als auch mit kleiner Kapazität schnell meistern. Vergessen Sie nicht die niedrigen Kosten von Polyesterharzen - diese Zahl ist zweimal niedriger als die von Epoxidharzen.

Produktionswachstum

Es ist nicht zu übersehen, dass die Produktion von ungesättigtem Polyesterharz derzeit von Jahr zu Jahr an Fahrt gewinnt - dies gilt nicht nur für unser Land, sondern auch für allgemeine Auslandstrends. Glaubt man der Meinung von Experten, wird dieser Zustand in absehbarer Zeit sicherlich anh alten.

Nachteile von Harzen

Natürlich haben auch Polyesterharze, wie jedes andere Material, einige Nachteile. Bei der Produktion wird beispielsweise Styrol als Lösungsmittel verwendet. Es ist brennbar und hochgiftig. Im Moment wurden bereits solche Marken geschaffen, die kein Styrol in ihrer Zusammensetzung enth alten. Ein weiterer offensichtlicher Nachteil: die Entflammbarkeit. Unmodifizierte, ungesättigte Polyesterharze brennen wie Harthölzer. Dieses Problem wird gelöst: Pulverfüllstoffe werden in die Zusammensetzung des Stoffes eingebracht (niedermolekulare organische Verbindungen, die Fluor und Chlor enth alten, Antimontrioxid), manchmal wird eine chemische Modifikation verwendet - Tetrachlorphthalsäure,Chlorendinsäure, einige Multimere: Vinylchloracetat, Chlorstyrol, andere chlorh altige Verbindungen.

Harzzusammensetzung

Wenn wir die Zusammensetzung von ungesättigten Polyesterharzen betrachten, können wir hier ein Mehrkomponentengemisch aus chemischen Elementen unterschiedlicher Art feststellen - jedes von ihnen erfüllt bestimmte Aufgaben. Die Hauptbestandteile sind Polyesterharze, sie erfüllen unterschiedliche Funktionen. Beispielsweise ist Polyester der Hauptbestandteil. Es ist ein Produkt der Polykondensationsreaktion von Polyolen, die mit Anhydriden oder mehrbasigen Säuren reagieren.

Wenn wir von mehrwertigen Alkoholen sprechen, dann sind hier Diethylenglykol, Ethylenglykol, Glycerin, Propylenglykol, Dipropylenglykol gefragt. Als Anhydride werden Adipinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure und Maleinsäureanhydrid verwendet. Das Gießen von Polyesterharz wäre kaum möglich, wenn Polyester im verarbeitungsfertigen Zustand ein niedriges Molekulargewicht (etwa 2000) hätte. Beim Formen von Produkten verwandelt es sich in ein Polymer mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur und hohem Molekulargewicht (nachdem Härtungsinitiatoren eingeführt wurden). Diese Struktur sorgt für chemische Beständigkeit und hohe Festigkeit des Materials.

Lösungsmittel-Monomer

Eine weitere obligatorische Komponente ist das Lösungsmittelmonomer. Das Lösungsmittel erfüllt dabei eine Doppelfunktion. Im ersten Fall ist es erforderlich, um die Viskosität des Harzes auf ein für die Verarbeitung erforderliches Maß zu reduzieren (da der Polyester selbstzu dick).

Andererseits nimmt das Monomer aktiv am Prozess der Copolymerisation mit Polyester teil, wodurch eine optimale Polymerisationsgeschwindigkeit und eine hohe Aushärtungstiefe des Materials gewährleistet sind (wenn Polyester separat betrachtet werden, ist ihre Aushärtung ziemlich langsam). Hydroperoxid ist genau die Komponente, die benötigt wird, um aus flüssigem Zustand zu verfestigen – nur so erhält Polyesterharz all seine Eigenschaften. Auch beim Arbeiten mit ungesättigten Polyesterharzen ist die Verwendung eines Katalysators zwingend erforderlich.

Beschleuniger

Dieser Inh altsstoff kann Polyestern sowohl während der Herstellung als auch während der Verarbeitung (vor der Zugabe des Initiators) zugesetzt werden. Kob altsalze (Kob altoctoat, Naphthenat) können als die optimalsten Beschleuniger für die Polymerhärtung bezeichnet werden. Die Polymerisation muss nicht nur beschleunigt, sondern auch aktiviert, teilweise aber auch verlangsamt werden. Das Geheimnis ist, dass sich ohne Verwendung von Beschleunigern und Initiatoren in der fertigen Substanz selbstständig freie Radikale bilden, wodurch die Polymerisation vorzeitig eintritt - direkt während der Lagerung. Um dieses Phänomen zu verhindern, ist ein Härtungsverzögerer (Inhibitor) unabdingbar.

Hemmerprinzip

Der Wirkungsmechanismus dieser Komponente ist wie folgt: Sie interagiert mit periodisch auftretenden freien Radikalen, was zur Bildung von wenig aktiven Radikalen oder Verbindungen führt, die überhaupt keine radikalische Natur haben. Die Funktion von Inhibitoren wird üblicherweise von solchen wahrgenommenSubstanzen: Chinone, Tricresol, Phenon, einige der organischen Säuren. Polyester werden während der Herstellung mit geringen Mengen an Inhibitoren formuliert.

Andere Ergänzungen

Die oben beschriebenen Komponenten sind die Hauptbestandteile, dank ihnen ist es möglich, mit Polyesterharz als Bindemittel zu arbeiten. Wie die Praxis zeigt, wird jedoch bei der Produktbildung eine ausreichend große Menge an Additiven in Polyester eingebracht, die wiederum verschiedene Funktionen erfüllen und die Eigenschaften des Ausgangsstoffs verändern. Unter diesen Komponenten sind Pulverfüllstoffe zu nennen - sie werden speziell eingeführt, um die Schrumpfung zu verringern, die Materialkosten zu senken und die Feuerbeständigkeit zu erhöhen. Zu beachten sind auch Glasgewebe (verstärkende Füllstoffe), deren Verwendung auf eine Erhöhung der mechanischen Eigenschaften zurückzuführen ist. Es gibt weitere Zusätze: Stabilisatoren, Weichmacher, Farbstoffe usw.

Glasmatten

Fiberglas kann sowohl in der Dicke als auch in der Struktur unterschiedlich sein. Glasmatten sind Glasfasern, die in kleine Stücke geschnitten werden, ihre Länge variiert zwischen 12-50 mm. Die Elemente werden mit einem anderen temporären Bindemittel, das normalerweise ein Pulver oder eine Emulsion ist, zusammengeklebt. Epoxid-Polyesterharz wird für die Herstellung von Glasmatten verwendet, die aus zufällig angeordneten Fasern bestehen, während Fiberglas in seinem Aussehen einem gewöhnlichen Stoff ähnelt. Um die höchstmögliche Festigkeit zu erreichen, sollten unterschiedliche Glasfaserqualitäten verwendet werden.

Im Allgemeinen haben Glasmatten wenigerStärke, aber sie sind viel einfacher zu verarbeiten. Im Vergleich zu Glasfaser wiederholt dieses Material besser die Form der Matrix. Da die Fasern ziemlich kurz sind und eine chaotische Ausrichtung haben, kann die Matte kaum mit großer Festigkeit aufwarten. Es lässt sich aber sehr gut mit Harz tränken, da es weich, aber locker und dick ist und etwas an einen Schwamm erinnert. Das Material ist wirklich weich und formbar. Laminat zum Beispiel, das aus solchen Matten hergestellt wird, hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hat eine hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse (auch über einen langen Zeitraum).

Wo Glasmatten verwendet werden

Mat wird im Bereich des Kontaktspritzgusses eingesetzt, um Waren mit komplexen Formen herstellen zu können. Produkte aus diesem Material werden in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt:

• in der Schiffbauindustrie (Bau von Kanus, Booten, Jachten, Fischkuttern, verschiedenen Innenkonstruktionen usw.);
• Glasmatten und Polyesterharz werden in der Automobilindustrie verwendet (verschiedene Maschinenteile, Zylinder, Transporter, Diffusoren, Tanks, Informationstafeln, Gehäuse usw.);
• in der Bauindustrie (bestimmte Holzprodukte, Bau von Bush altestellen, Trennwänden usw.).

Glasmatten haben unterschiedliche Dichte und Dicke. Das Material wird durch das Gewicht eines Quadratmeters geteilt, das in Gramm gemessen wird. Es ist ein ziemlich dünnes Material, fastluftig (Glasschleier), es gibt auch einen dicken, fast wie eine Decke (wird verwendet, um sicherzustellen, dass das Produkt die gewünschte Dicke erhält, die erforderliche Festigkeit erhält).