Aktualności i przegląd rynku

Od ponad 50 lat obserwuje się gwałtowny rozwój wytwarzania i przetwórstwa tworzyw sztucznych opartych na nienasyconych żywicach poliestrowych (NŻP). Jak wiadomo inne znane żywice (np. żywica enolowo-formaldehydowa) po utwardzeniu w wyższej temperaturze są tworzywami stosunkowo twardymi. Tworzywo polistyrenowe jest kruche, polietylen i plastyfikowany polichlorek winylu są materiałami termoplastycznymi i miękkimi w dotyku.

Wymienionych mankamentów nie posiadają tworzywa produkowane z nienasyconych żywic poliestrowych. NŻP jako wyjściowy materiał przetwórczy jest w stanie płynnym, utwardzony zaś przybiera kształt formy, arkuszy lub powłoki lakierowej. Wprowadzenie wypełniacza lub pigmentów umożliwia otrzymanie szczeliw i kitów, zaś zastosowanie materiałów włóknistych takich jak azbest, a zwłaszcza włókien szklanych pozwala uzyskać zbrojone laminaty poliestrowo szklane o wszechstronnych zastosowaniach. NŻP są to roztwory średniocząsteczkowego nienasyconego poliestru o masie cząsteczkowej 500-5000 w monomerze (zwykle styrenu). Styren spełnia podwójną funkcję, jest rozpuszczalnikiem poliestru, a jednocześnie jako reaktywne medium i podlega dalszej rekcji kopolimeryzacji, poprzez tworzenie poprzecznych wiązań z makrocząsteczkami nienasyconego poliestru prowadząc do nieodwracalne utwardzenie usieciowanego kopolimeru bez wydzielenia produktów ubocznych. Typowe właściwości utwardzonej żywicy poliestrowej bez napełniacza:

• Twardość wg Brinella 30 kG/mm2

• Wytrzymałość na rozciąganie 300 kG/cm2

• Wytrzymałość na zginanie 700 ‘’

• Wytrzymałość na ściskanie 1600 ‘’

• Udarność 50 ‘’

• Wydłuzenie 2%

• Absorbcja wody (24 godz. w 20°C) 0,15 %

• Rezystencja 1013 om/cm.

Przedstawione właściwości utwardzonej NŻP nadają kierunki ich cenny zastosowaniom. Produkowane są z nich łodzie, karoserie samochodowe, pokrycia dachowe, arkusze, zbiorniki i cysterny. Mogą być stosowane do pokrywania metali i betonu, „zalewów” w elektrotechnice, wytwarzania rur przeznaczonych do przesyłania mediów agresywnych itp. Główne kierunki zastosowań to przemysł chemiczny, okrętowy ze szkutnictwem, lotnictwo z techniką rakietową, kolejnictwo, budownictwo, elektrotechnika i budownictwo.

Ciekły roztwór żywicy poliestrowej jest niestabilny w czasie magazynowania w warunkach naturalnych i po kilku miesiącach ulega zżelowaniu. Okres ten nazywamy „czasem życia” lub „czasem magazynowania”. Najczęściej pojęcie „czas życia” określa się okres, po którym badana żywica umieszczona w naczyniu szklanym bez dostępu powietrza w temp. 20°C nie ulega zżelowaniu. Do utwardzania żywic poliestrowych może być stosowana podwyższona temperatura i katalizatory, natomiast w przypadku utwardzanie w temperaturze pokojowej należy używać katalizatorów i przyspieszaczy. Katalizatorami do utwardzania NŻP są nadtlenki organiczne. Czyste chemicznie nadtlenki są niestabilne i ulegają rozkładowi do wybuchu włącznie. Dlatego nadtlenki stosowane w przemyśle mają postać past lub dyspersji w obojętnych plastyfikatorach. Najczęściej do utwardzania w temp. pokojowej stosuje się następujące systemy nadtlenków i przyspieszaczy: nadtlenek benzoilu /NB/, nadtlenek cykloheksanonu /WNC/, wodoronadtlenek kumylu /WK/ i nadtlenek III–rz butylu /NB/. Przyspieszaczami są: dwumetyloanilina /DMA/, dwuetyloanilina /DEA/, naftenian kobaltu i naftenian wanadu. Na uwagę zasługuje fakt, iż katalizatory i przyspieszacza nie mogą być z sobą bezpośrednio mieszane gdyż spowoduje to reakcję egzotermiczna prowadzącą do eksplozji włącznie. Mechanizm działania przyspieszaczy (kokatalizatory) polega na zmniejszeniu energii aktywacji rozpadu nadtlenku na wolne rodniki i zapoczątkowaniu kopolimeryzacji w stosunkowo niskich temperaturach. Związki te mają własności redukujące, dlatego układ natlenek – przyspieszacz nazywa się układem redox. Proces utwardzania NŻP przebiega w ten sposób, iż najpierw wprowadzony jest katalizator i po dokładnym wymieszaniu go w żywicy dodawany jest przyspieszacz przy intensywnym mieszaniu. Lepszym rozwiązaniem jest oddzielne dodawanie katalizatora i przyspieszacza do żywicy a następnie ich mieszanie. Przy zastosowaniu wyłącznie katalizatora „czas życia” mieszaniny wynosi kilka godzin i dopiero dodatek przyspieszacza zapoczątkowuje proces sieciowania żywicy. W etapie utwardzania temperatura układu może wzrosnąć do 150°C. Temperatura kompozycji jest odpowiednio niższa niż w przypadku gdy stosowane są wypełniacze lub włókno szklane. W rozwiązaniach technicznych stosowane jest często utwardzanie NŻP w podwyższonej temperaturze. Do utwardzania żywic poliestrowych na „gorąco” rekomendowane jest stosowanie 50% nadtlenku benzoilu we ftalanie dwubutylu, którego zaletą jest dobra stabilność do temp. 60°C. Ilość dodawanej pasty wynosi 2%, utwardzanie prowadzi się w temp. 100-140°C w czasie 10-60 min. Czas utwardzania zależny jest od: • wielkości, grubości i pojemności cieplnej odlewu lub laminatu • rodzaju użytej żywicy • temperatury wyjściowej utwardzanego układu. Utwardzanie w podwyższonej temperaturze jest kosztowne z uwagi na dość drogie wyposażenie techniczne urządzeń, limitowane jest kształtem i parametrami odlewanych wyrobów. Dlatego duże znaczenie posiada system utwardzania w temperaturze pokojowej zwane inaczej „utwardzaniem na zimno”. W zależności od sposobu prowadzonego procesu technologicznego do utwardzenie NŻP stosuje się jako katalizatory: zapastowany wodoronadtlenek cykloheksanonu lub płynny nadtlenek metyloetyloketonu. Jednak z uwagi na łatwość dozowania, wymieszania i większą reaktywność zalecany jest system ciekłego utwardzania.