Nhựa polyester: sản xuất và xử lý

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong những năm gần đây, nhựa polyester đã trở nên rất phổ biến. Trước hết, chúng được yêu cầu như những thành phần hàng đầu trong quá trình sản xuất sợi thủy tinh, vật liệu cấu trúc mạnh và nhẹ.

Tạo nhựa: bước đầu tiên

Quá trình sản xuất nhựa polyester bắt đầu như thế nào? Quá trình này bắt đầu bằng việc chưng cất dầu - trong quá trình này, các chất khác nhau được giải phóng: benzen, ethylene và propylene. Chúng cần thiết cho việc sản xuất antihydride, axit polybasic, glycol. Sau khi nấu cùng nhau, tất cả các thành phần này tạo ra cái gọi là nhựa gốc, ở một giai đoạn nhất định phải pha loãng với styrene. Ví dụ, chất cuối cùng có thể là 50% thành phẩm. Là một phần của giai đoạn này, việc bán nhựa làm sẵn cũng được phép, nhưng giai đoạn sản xuất vẫn chưa hoàn thành: người ta không nên quên việc bão hòa với các chất phụ gia khác nhau. Chính nhờ những thành phần này mà nhựa thành phẩm có được những đặc tính độc đáo của nó.

Thành phần của hỗn hợp có thể được thay đổi bởi nhà sản xuất - rất nhiều phụ thuộc vào vị trí chính xác loại nhựa polyester sẽ được sử dụng. Các chuyên gia lựa chọn các kết hợp tối ưu nhất, kết quả của việc nàytác dụng sẽ là những chất có tính chất hoàn toàn khác nhau.

Sản xuất nhựa: giai đoạn hai

Điều quan trọng là hỗn hợp thành phẩm phải ở dạng rắn - thường thì họ đợi cho đến khi quá trình trùng hợp kết thúc. Nếu nó bị gián đoạn và nguyên liệu đang được bán, nó chỉ được polyme hóa một phần. Nếu không làm gì với nó, quá trình trùng hợp vẫn tiếp tục, chất chắc chắn sẽ cứng lại. Vì những lý do này, thời hạn sử dụng của nhựa rất hạn chế: vật liệu càng cũ, các đặc tính cuối cùng của nó càng kém. Quá trình trùng hợp cũng có thể bị chậm lại - tủ lạnh được sử dụng cho mục đích này, không xảy ra hiện tượng cứng ở đó.

Để giai đoạn sản xuất được hoàn thành và thu được thành phẩm, hai chất quan trọng cũng phải được thêm vào nhựa: chất xúc tác và chất hoạt hóa. Mỗi người trong số họ thực hiện một chức năng riêng: bắt đầu sinh nhiệt trong hỗn hợp, góp phần vào quá trình trùng hợp. Tức là không cần nguồn nhiệt từ bên ngoài - mọi thứ đều xảy ra mà không cần đến nó.

Quá trình trùng hợp được điều chỉnh - tỷ lệ của các thành phần được kiểm soát. Vì sự tiếp xúc giữa chất xúc tác và chất hoạt hóa có thể dẫn đến hỗn hợp nổ, chất sau thường được thêm vào nhựa riêng như một phần của quá trình sản xuất, chất xúc tác được thêm vào trước khi sử dụng, nó thường được cung cấp riêng. Chỉ khi quá trình trùng hợp hoàn thành, chất đông cứng lại thì chúng ta mới có thể kết luận rằng quá trình sản xuất nhựa polyester đã hoàn thành.

Nhựa gốc

Đây là gìvật liệu ở trạng thái ban đầu của nó? Nó là một chất lỏng sánh như mật ong, có thể có màu từ nâu sẫm đến vàng nhạt. Khi một lượng chất làm cứng nhất định được đưa vào, đầu tiên nhựa polyester hơi đặc lại, sau đó chuyển sang trạng thái sền sệt. Một lúc sau, độ đặc giống như cao su, sau đó chất này cứng lại (trở nên khó trộn lẫn, không hòa tan).

Quá trình này được gọi là đóng rắn, vì nó mất vài giờ ở nhiệt độ bình thường. Khi nhựa ở trạng thái rắn, nó giống như một vật liệu cứng, bền, có thể dễ dàng nhuộm với nhiều màu sắc khác nhau. Theo nguyên tắc, nó được sử dụng kết hợp với các loại vải thủy tinh (sợi thủy tinh polyester), nó thực hiện chức năng của một yếu tố cấu trúc để sản xuất các sản phẩm khác nhau - chẳng hạn như nhựa polyester. Hướng dẫn khi làm việc với các hỗn hợp như vậy là rất quan trọng. Cần phải tuân thủ từng điểm của nó.

Tính năng chính

Nhựa polyester ở trạng thái đóng rắn là vật liệu kết cấu tuyệt vời. Chúng được đặc trưng bởi độ cứng, độ bền cao, tính chất điện môi tuyệt vời, khả năng chống mài mòn, kháng hóa chất. Đừng quên rằng trong quá trình vận hành các sản phẩm làm từ nhựa polyester rất an toàn trên quan điểm môi trường. Các tính chất cơ học nhất định của hỗn hợp được sử dụng cùng với vải thủy tinh, xét về tính năng của chúng, giống với các thông số của thép kết cấu (trong một số trường hợp thậm chí còn vượt quá chúng). Công nghệ sản xuất rẻ, đơn giản, an toàn, vì chất được đóng rắn ở nhiệt độ phòng bình thường.nhiệt độ, ngay cả việc áp dụng áp suất là không cần thiết. Không có khí thải dễ bay hơi hoặc các sản phẩm phụ khác, chỉ có thể quan sát thấy hiện tượng co ngót nhẹ. Như vậy, để sản xuất một sản phẩm, không cần lắp đặt cồng kềnh đắt tiền, không cần nhiệt năng, nhờ đó doanh nghiệp nhanh chóng làm chủ được cả sản xuất công suất lớn và công suất nhỏ. Đừng quên về chi phí thấp của nhựa polyester - con số này thấp hơn hai lần so với các loại nhựa epoxy.

Tăng trưởng sản xuất

Không thể bỏ qua một thực tế là tại thời điểm hiện tại, việc sản xuất hạt nhựa polyester không bão hòa đang trên đà phát triển hàng năm - điều này không chỉ áp dụng cho nước ta mà còn cho cả xu hướng chung của nước ngoài. Nếu bạn tin vào ý kiến của các chuyên gia, tình trạng này chắc chắn sẽ tiếp tục trong tương lai gần.

Nhược điểm của nhựa

Tất nhiên, nhựa polyester cũng có một số nhược điểm, giống như bất kỳ chất liệu nào khác. Ví dụ, styren được sử dụng làm dung môi trong quá trình sản xuất. Nó dễ cháy và có độc tính cao. Hiện tại, những nhãn hiệu như vậy đã được tạo ra mà không có styrene trong thành phần của chúng. Một nhược điểm rõ ràng khác: dễ cháy. Nhựa polyester không biến tính, không bão hòa cháy giống như gỗ cứng. Vấn đề này được giải quyết: chất độn bột được đưa vào thành phần của chất (các hợp chất hữu cơ phân tử lượng thấp chứa flo và clo, antimon trioxit), đôi khi sử dụng phương pháp điều chỉnh hóa học - tetraclorophthalic,axit chlorendic, một số chất đa phân: vinyl chloroacetate, chlorostyrene, các hợp chất khác có chứa clo.

Thành phần nhựa

Nếu chúng ta xem xét thành phần của nhựa polyester không bão hòa, ở đây chúng ta có thể lưu ý đến một hỗn hợp đa thành phần của các nguyên tố hóa học có bản chất khác nhau - mỗi nguyên tố thực hiện một số nhiệm vụ nhất định. Thành phần chính là nhựa polyester, chúng thực hiện các chức năng khác nhau. Ví dụ, polyester là thành phần chính. Nó là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng của các polyol phản ứng với anhydrit hoặc axit polybasic.

Nếu chúng ta nói về rượu polyhydric, thì ở đây có nhu cầu về diethylene glycol, ethylene glycol, glycerin, propylene glycol, dipropylene glycol. Khi sử dụng anhydrit, axit adipic, axit fumaric, anhydrit phthalic và maleic. Khó có thể đúc nhựa polyester nếu polyester có trọng lượng phân tử thấp (khoảng 2000) khi sẵn sàng để gia công. Trong quá trình đúc sản phẩm biến thành polyme có cấu trúc mạng không gian 3 chiều, trọng lượng phân tử cao (sau khi đưa chất khởi đầu đóng rắn vào). Chính cấu trúc này đã cung cấp khả năng chống hóa chất, độ bền cao của vật liệu.

Dung môi-monome

Một thành phần bắt buộc khác là monome dung môi. Trong trường hợp này, dung môi thực hiện một chức năng kép. Trong trường hợp đầu tiên, nó được yêu cầu để giảm độ nhớt của nhựa đến mức cần thiết để xử lý (vì bản thân polyesterquá dày).

Mặt khác, monome tham gia tích cực vào quá trình đồng trùng hợp với polyester, do đó đảm bảo tốc độ trùng hợp tối ưu và độ sâu lưu hóa vật liệu cao (nếu các polyeste được xem xét riêng lẻ, thì quá trình đóng rắn của chúng được đảm bảo khá chậm). Hydroperoxide là thành phần cần thiết để đông đặc từ trạng thái lỏng - đây là cách duy nhất nhựa polyester có được tất cả các phẩm chất của nó. Việc sử dụng chất xúc tác cũng là bắt buộc khi làm việc với nhựa polyester không bão hòa.

Accelerator

Thành phần này có thể được thêm vào polyeste cả trong quá trình sản xuất và khi quá trình xử lý diễn ra (trước khi bổ sung chất khơi mào). Các muối coban (coban octoat, naphthenat) có thể được gọi là chất xúc tiến tối ưu nhất để đóng rắn polyme. Quá trình trùng hợp không chỉ phải được tăng tốc, mà còn phải được kích hoạt, mặc dù trong một số trường hợp, nó bị chậm lại. Bí mật là nếu không sử dụng chất xúc tiến và chất khơi mào, các gốc tự do sẽ hình thành độc lập trong thành phẩm, do đó quá trình trùng hợp sẽ xảy ra sớm - ngay trong quá trình bảo quản. Để ngăn chặn hiện tượng này, không thể thiếu chất làm chậm đóng rắn (chất ức chế).

Nguyên tắc ức chế

Cơ chế hoạt động của thành phần này như sau: nó tương tác với các gốc tự do phát sinh định kỳ, dẫn đến hình thành các gốc hoạt tính thấp hoặc các hợp chất hoàn toàn không có bản chất gốc. Chức năng của chất ức chế thường được thực hiện bởicác chất: quinon, tricresol, phenon, một số axit hữu cơ. Polyeste được pha chế với một lượng nhỏ chất ức chế trong quá trình sản xuất.

Thực phẩm bổ sung khác

Các thành phần được mô tả ở trên là những thành phần chính, chính nhờ chúng mà chúng có thể hoạt động với nhựa polyester như một chất kết dính. Tuy nhiên, như thực tế cho thấy, trong quá trình hình thành sản phẩm, một lượng đủ lớn phụ gia được đưa vào polyeste, do đó, thực hiện nhiều chức năng khác nhau và làm thay đổi tính chất của chất ban đầu. Trong số các thành phần này, có thể chú ý đến chất độn dạng bột - chúng được giới thiệu đặc biệt để giảm co ngót, giảm giá thành vật liệu và tăng khả năng chống cháy. Cũng cần lưu ý các loại vải thủy tinh (chất độn tăng cường), việc sử dụng chúng là do sự gia tăng các tính chất cơ học. Có các chất phụ gia khác: chất ổn định, chất làm dẻo, thuốc nhuộm, v.v.

Thảm thuỷ tinh

Cả về độ dày và cấu trúc, sợi thủy tinh có thể khác nhau. Thảm thủy tinh là những sợi thủy tinh được cắt thành từng miếng nhỏ, chiều dài của chúng dao động trong khoảng 12-50 mm. Các phần tử được dán với nhau bằng cách sử dụng một chất kết dính tạm thời khác, thường là bột hoặc nhũ tương. Nhựa polyester epoxy được sử dụng để sản xuất thảm thủy tinh, bao gồm các sợi được sắp xếp ngẫu nhiên, trong khi sợi thủy tinh có bề ngoài giống như một loại vải thông thường. Để đạt được độ bền cao nhất có thể, nên sử dụng các loại sợi thủy tinh khác nhau.

Nói chung, thảm thủy tinh có ítsức mạnh, nhưng chúng dễ chế biến hơn nhiều. Khi so sánh với sợi thủy tinh, vật liệu này lặp lại hình dạng của ma trận tốt hơn. Vì các sợi khá ngắn, có định hướng hỗn loạn, nên tấm chiếu khó có thể có độ bền lớn. Tuy nhiên, nó có thể rất dễ được ngâm tẩm với nhựa thông, vì nó mềm, trong khi lỏng và dày, hơi giống một miếng bọt biển. Vật liệu thực sự mềm và có thể đúc được. Ví dụ như Laminate, được làm từ những tấm thảm như vậy, có tính chất cơ học tuyệt vời, có khả năng chống chịu cao với các điều kiện khí quyển (ngay cả trong thời gian dài).

Nơi sử dụng thảm thủy tinh

Mat được sử dụng trong lĩnh vực đúc tiếp xúc để có thể sản xuất các loại hàng hóa có hình dạng phức tạp. Các sản phẩm làm từ chất liệu này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• trong ngành đóng tàu (đóng xuồng, thuyền, du thuyền, máy cắt cá, các cấu trúc bên trong khác nhau, v.v.);
• Thảm thủy tinh và nhựa polyester được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô (các bộ phận máy khác nhau, xi lanh, xe tải, bộ khuếch tán, bồn chứa, bảng thông tin, vỏ, v.v.);
• trong ngành xây dựng (một số sản phẩm gỗ, nhà chờ xe buýt, tường ngăn, v.v.).

Thảm thuỷ tinh có mật độ cũng như độ dày khác nhau. Vật liệu được chia cho trọng lượng của một mét vuông, được đo bằng gam. Có một chất liệu khá mỏng, gần nhưthoáng mát (màn che bằng kính), cũng có một loại dày, gần giống như một tấm chăn (được sử dụng để đảm bảo rằng sản phẩm có được độ dày mong muốn, đạt được độ bền cần thiết).