ООО "Лидер-Композит" (Санкт-Петербург)
Профессиональное оборудование для изготовления стеклопластика.
Запуск и технологическая поддержка.
+7 (812) 32-000-98, +7 (911) 986-51-17
E-MAIL: leader-composite@yandex.ru
SKYPE: almur.leader.composite

ПОДРОБНЕЕ О КОМПАНИИ

Роль подогрева связующего в производстве стеклопластика на основе полиэфирной смолы.

Приходилось ли Вам сталкиваться на своем производстве с такими проблемами, как:
  • слишком вязкое связующее,
  • слишком длительный срок гелеобразования/отверждения,
  • недостаточное или неравномерное пропитывание стекломатериала?
Вероятно, да.
 
Что ж, часто эти проблемы Вы можете решить путем изменения температурного режима. О роли нагрева и его технической реализации пойдет речь в этой статье.
Мы рассмотрим:
  • как отверждается полиэфирная смола и как влияет температура на этот процесс,
  • как меняется вязкость полиэфирной смолы при нагреве и почему это желательно,
  • как технически осуществить подогрев.
Начнем с того, что требуется для отверждения ненасыщенной полиэфирной смолы.
Обычно отверждение проводят при комнатной температуре с помощью перекисных отвердителей: пероксида метилэтилкетона (ПМЭК, MEK-P), пероксида циклогексанона (ПЦГ), пероксид ацетилацетона (ААП, AAP). Есть и другие, однако эти встречаются на рынке наиболее часто. Например, ПМЭК широко известен под марками Butanox M50 и M60, Curox 302, Luperox K1 и др.
Перекисные соединения — это сложные вещества, в которых атомы кислорода соединены друг с другом, как например на этом рисунке:
Здесь показана молекула всем известной перекиси водорода. Белые шары символизируют атомы водорода, а красные шары — атомы кислорода. В этих атомах кислорода и связи между ними заключается значительная «энергия», которая способна вызывать различные реакции, например реакцию полимеризации смолы.
И задача как раз состоит в том, чтобы разорвать эту перекисную связь, высвободить её энергию. Это можно сделать с помощью сильного разогрева. Однако если мы ведём процесс при комнатной температуре, то нам нужен другой метод.
Этот метод — использование специальных веществ, которые называются ускорителями.
Чистая (как товар именуется непредускоренная) ненасыщенная полиэфирная смола при комнатной температуре при использовании только лишь отвердителя отверждаться не будет. В эту смолу нужно сперва ввести ускоритель, сделать её предускоренной, и тогда, когда в эту смолу мы добавим отвердитель, пойдет реакция отверждения.
Наиболее известными и применяемыми ускорителями являются растворы соли кобальта. Кобальт существует в ускорителе в виде иона — заряженной частицы. И эта заряженная частица разрушает перекисную связь. Тогда из перекиси образуется высокореактивная частица — радикал.
И вот радикал как раз и запускает сшивку молекул ненасыщенных полиэфиров и стирола, из которых состоит смола.
В итоге в объеме нашего изделия на молекулярном уровне мы получаем такую картину:
R—O• и R—O—O• — это и есть радикалы.
R — сумма всех атомов в большой молекуле пероксида.
Сперва происходит гелеобразование, когда смола теряет текучесть и превращается в гель, а затем смола отверждается. Суть в том, что температура влияет на обе этих стадии процесса.
Начнем с того, что при температуре ниже 15-18 ºС реакция может вообще не пойти.
На таблице ниже показано влияние металлсодержащих ускорителей на скорость гелеобразования ненасыщенных полиэфиров в присутствии инициаторов ПЦГ и ПМЭК:

Ускоритель, содержащий 1 % Ме

Время гелеобразования, мин

ПЦГ

ПМЭК

20 ºС

30 ºС

40 ºС

50 ºС

20 ºС

30 ºС

40 ºС

50 ºС

Co

22

17

13

9

18

16

13

8

Fe

800

177

75

29

800

173

74

34

Mo

316

109

55

25

495

300

88

41

Cu

1380

540

185

69

1800

420

137

49

Al

1000

280

98

2520

1320

176

90

Me — любой из перечисленных металлов:

Co — кобальт, Fe — железо, Mo — молибден, Cu — медь, Al — алюминий.

Итак, взаимосвязь очевидна: более высокая температура способствует сокращению времени гелеобразования. Строка для кобальта для наших целей наиболее полезна.
Хотя, конечно, хочу обратить Ваше внимание, что конкретные цифры для каждой конкретной марки смолы Вы получите самостоятельно.
Работа с полиэфирными смолами при температуре ниже 15 ºС является крайне затруднительной, поскольку может привести к неполному отвердению композиции. 
Нормальной является работа при температуре 18-25 ºС. Работа при более высоких температурах не только сократит время гелеобразования, но также и время отверждения смолы.
Однако повышение температуры способствует не только ускорению процесса отверждения.

ВЯЗКОСТЬ.

Подогретая смола приобретает большую текучесть, иначе говоря, меньшую вязкость. Давайте рассмотрим ещё и этот момент.

Итак, чем выше температура, тем ниже вязкость. Для иллюстрации посмотрите на график ниже:

Мы не брали здесь конкретные единицы для вязкости для простоты, поскольку хотим просто показать зависимость вязкости от температуры.

(Измерение проводилось в электрическом поле и замерялся тангенс угла диэлектрических потерь, который и падает из-за рассеивания энергии вследствие уменьшения вязкости смолы (ПН-1). Кому любопытно, могу посмотреть источник: Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов в машиностроении. Глуханов Н.П., Федорова И.Г. Л., «Машиностроение, 1972 г. Диаграмма приведена на стр. 43 данного издания)

Хорошо. Вот польза, которой мы добиваемся из-за снижения вязкости:
  • Увеличение текучести смолы и снижение её плотности. Если смола холодная, как это бывает зимой, это необходимый шаг для её использования. Если смола находится при нормальной температуре, то это позволит снизить расход смолы при пропитывании стекломатериала.
  • Улучшается пропитываемость стекломатериала. Не остается непропитанных участков.
  • Устранение воздуха из смолы. Пузырьки воздуха легче удаляются из смолы, когда смола менее вязкая. Есть и ещё один закон: растворение газов (в том числе воздуха) в жидкостях уменьшается с повышением температуры.
Подводя итог, можем сказать, что мы сокращаем расход смолы с одной стороны и, с другой стороны, повышаем цельность композитного материала.
 

Итак, подогрев смолы весьма желателен, особенно когда имеется серийный выпуск изделий.

ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОДОГРЕВА.

Когда Вы пытаетесь греть полиэфирную смолу, помните, что:
а) это горючая жидкость, а потому открытый огонь не допустим;
б) в ней содержится стирол, который может отверждаться при повышенной температуре сам по себе. Вам этого не надо, значит, смолу надо перемешивать, если Вы согреваете её сразу в большом объеме, например, в бочке.

1. Донные нагреватели.
Весьма удобный способ нагрева. Бочка устанавливается прямо на него. Сам нагреватель на колесиках, так что бочку можно передвигать. Есть ручка для изменения степени нагрева.
Необходимо постоянное перемешивание смолы, чтобы не происходила её частичная полимеризация на дне.

2. Поясные нагреватели.
Надевается на бочку манжетой (поясом) и осуществляет прогрев по бокам.
Необходимо постоянное перемешивание смолы, чтобы не происходила её частичная полимеризация по бокам. И стоит снимать (выключать) верхние нагревательные пояса, чтобы не происходил разогрев газообразного стирола над поверхностью смолы.

3. Поточные нагреватели.
Это опции к установкам производства MVP: для напыления смолы и рубленного стеклоровинга, напыления гелькоута, пропиточной установке Resin Roller.

Главный их плюс в том, что отсутствует необходимость нагрева всего объема смолы (или гелькоута). Смола проходит через нагреватель и сразу же расходуется. Так что Вы получаете все плюсы подогретой смолы и избегаете всех минусов, связанных с прогревом целой бочки.

По возникшим вопросам прошу писать на адрес электронной почты: leader-composite@yandex.ru

Спасибо за уделенное внимание!

Технический директор ООО «Лидер-Композит»
Муругов Александр Валерьевич

Copyright ООО "Лидер-Композит" © 2017
Яндекс.Метрика


Бесплатный конструктор сайтов - uCoz