Lo sviluppo diresina poliestere insaturaI prodotti in resina poliestere insatura vantano una storia di oltre 70 anni. In un arco di tempo così breve, i prodotti in resina poliestere insatura si sono sviluppati rapidamente in termini di produzione e livello tecnico. Da allora, i prodotti in resina poliestere insatura si sono evoluti in una delle più grandi varietà nel settore delle resine termoindurenti. Durante lo sviluppo delle resine poliestere insature, si susseguono informazioni tecniche su brevetti di prodotto, riviste di settore, libri tecnici, ecc. Ad oggi, ogni anno vengono rilasciate centinaia di brevetti d'invenzione relativi alle resine poliestere insature. È possibile osservare che la tecnologia di produzione e applicazione delle resine poliestere insature è progressivamente maturata con lo sviluppo della produzione, sviluppando gradualmente un proprio sistema tecnico unico e completo di produzione e teoria applicativa. Nel passato processo di sviluppo, le resine poliestere insature hanno dato un contributo speciale all'uso generale. In futuro, si svilupperanno in alcuni campi specifici e, allo stesso tempo, il costo delle resine per uso generale sarà ridotto. Di seguito sono riportati alcuni tipi di resine poliestere insature interessanti e promettenti, tra cui: resina a basso ritiro, resina ignifuga, resina indurente, resina a bassa volatilizzazione dello stirene, resina resistente alla corrosione, resina gelcoat, resina fotopolimerizzabile Resine poliestere insature, resine a basso costo con proprietà speciali e resine ad albero ad alte prestazioni sintetizzate con nuove materie prime e processi.
1. Resina a basso ritiro
Questa varietà di resina potrebbe essere solo un vecchio argomento. La resina poliestere insatura è accompagnata da un notevole ritiro durante la polimerizzazione e il tasso di ritiro volumetrico generale è del 6-10%. Questo ritiro può deformare gravemente o persino rompere il materiale, non nel processo di stampaggio a compressione (SMC, BMC). Per ovviare a questo inconveniente, le resine termoplastiche vengono solitamente utilizzate come additivi a basso ritiro. Un brevetto in questo settore fu rilasciato a DuPont nel 1934, numero di brevetto US 1.945.307. Il brevetto descrive la copolimerizzazione di acidi antilopelici bibasici con composti vinilici. Chiaramente, all'epoca, questo brevetto fu pioniere nella tecnologia a basso ritiro per le resine poliestere. Da allora, molti si sono dedicati allo studio dei sistemi copolimerici, che all'epoca erano considerati leghe plastiche. Nel 1966 le resine a basso ritiro di Marco furono utilizzate per la prima volta nello stampaggio e nella produzione industriale.
Successivamente, la Plastics Industry Association ha chiamato questo prodotto "SMC", che significa "sheet molding compound", e il suo composto premiscelato a basso ritiro "BMC", che significa "bulk molding compound". Per le lastre SMC, è generalmente richiesto che i pezzi stampati in resina presentino una buona tolleranza di accoppiamento, flessibilità e una brillantezza di grado A, e che si evitino microfessure superficiali, il che richiede che la resina abbinata abbia un basso tasso di ritiro. Naturalmente, da allora molti brevetti hanno migliorato e perfezionato questa tecnologia, e la comprensione del meccanismo dell'effetto di basso ritiro è gradualmente maturata, e vari agenti a basso ritiro o additivi a basso profilo sono emersi con il tempo. Gli additivi a basso ritiro comunemente utilizzati sono polistirene, polimetilmetacrilato e simili.
2. Resina ignifuga
Talvolta i materiali ritardanti di fiamma sono importanti quanto il soccorso in caso di farmaci, e possono evitare o ridurre il verificarsi di disastri. In Europa, il numero di decessi per incendio è diminuito di circa il 20% nell'ultimo decennio grazie all'uso di ritardanti di fiamma. Anche la sicurezza dei materiali ritardanti di fiamma è molto importante. La standardizzazione del tipo di materiali utilizzati nell'industria è un processo lento e difficile. Attualmente, la Comunità Europea ha condotto e sta conducendo valutazioni dei rischi su molti ritardanti di fiamma a base di alogeni e alogeno-fosforo, molte delle quali saranno completate tra il 2004 e il 2006. Attualmente, il nostro Paese utilizza generalmente dioli contenenti cloro o bromo o sostituti dell'alogeno con acido bibasico come materie prime per preparare resine ritardanti di fiamma reattive. I ritardanti di fiamma alogeni producono molto fumo durante la combustione e generano acido alogenidrico altamente irritante. Il fumo denso e lo smog velenoso prodotti durante il processo di combustione provocano gravi danni alle persone.
Oltre l'80% degli incendi è causato da questo. Un altro svantaggio dell'utilizzo di ritardanti di fiamma a base di bromo o idrogeno è che durante la combustione si producono gas corrosivi e inquinanti per l'ambiente, che possono danneggiare i componenti elettrici. L'uso di ritardanti di fiamma inorganici come allumina idrata, magnesio, composti di canopia, molibdeno e altri additivi ritardanti di fiamma può produrre resine ritardanti di fiamma a bassa emissione di fumi e bassa tossicità, sebbene abbiano evidenti effetti di soppressione del fumo. Tuttavia, se la quantità di carica ritardante di fiamma inorganica è eccessiva, non solo la viscosità della resina aumenta, il che non favorisce la costruzione, ma anche quando viene aggiunta una grande quantità di ritardante di fiamma additivo alla resina, ciò influisce sulla resistenza meccanica e sulle proprietà elettriche della resina dopo l'indurimento.
Attualmente, numerosi brevetti esteri hanno documentato la tecnologia di utilizzo di ritardanti di fiamma a base di fosforo per la produzione di resine ritardanti di fiamma a bassa tossicità e bassa emissione di fumi. I ritardanti di fiamma a base di fosforo hanno un notevole effetto ritardante di fiamma. L'acido metafosforico generato durante la combustione può essere polimerizzato in uno stato polimerico stabile, formando uno strato protettivo che ricopre la superficie dell'oggetto da bruciare, isolando l'ossigeno, favorendo la disidratazione e la carbonizzazione della superficie della resina e formando una pellicola protettiva carbonizzata. In questo modo, si previene la combustione e, allo stesso tempo, i ritardanti di fiamma a base di fosforo possono essere utilizzati anche in combinazione con ritardanti di fiamma alogeni, con un evidente effetto sinergico. Naturalmente, la futura direzione della ricerca sulle resine ritardanti di fiamma è quella di ottenere bassa emissione di fumi, bassa tossicità e basso costo. La resina ideale è priva di fumi, bassa tossicità, basso costo, non altera la resina, ha proprietà fisiche intrinseche, non richiede l'aggiunta di materiali aggiuntivi e può essere prodotta direttamente nell'impianto di produzione della resina.
3. Resina indurente
Rispetto alle varietà originali di resina poliestere insatura, l'attuale tenacità della resina è stata notevolmente migliorata. Tuttavia, con lo sviluppo dell'industria a valle della resina poliestere insatura, vengono richiesti nuovi requisiti per le prestazioni della resina insatura, soprattutto in termini di tenacità. La fragilità delle resine insature dopo l'indurimento è diventata quasi un problema importante che ne limita lo sviluppo. Che si tratti di un prodotto artigianale stampato per colata o di un prodotto stampato o avvolto, l'allungamento a rottura diventa un indicatore importante per valutare la qualità dei prodotti in resina.
Attualmente, alcuni produttori esteri utilizzano il metodo di aggiunta di resina satura per migliorarne la tenacità. Questo metodo, ad esempio l'aggiunta di poliestere saturo, gomma stirene-butadiene e gomma stirene-butadiene a terminazione carbossilica (suo-), ecc., rientra nella categoria dei metodi di tenacità fisica. Può anche essere utilizzato per introdurre polimeri a blocchi nella catena principale del poliestere insaturo, come la struttura a rete interpenetrante formata da resina poliestere insatura, resina epossidica e resina poliuretanica, che migliora notevolmente la resistenza alla trazione e all'impatto della resina. Questo metodo di tenacità rientra nella categoria dei metodi di tenacità chimica. È possibile utilizzare anche una combinazione di tenacità fisica e chimica, ad esempio miscelando un poliestere insaturo più reattivo con un materiale meno reattivo per ottenere la flessibilità desiderata.
Attualmente, le lastre SMC sono ampiamente utilizzate nell'industria automobilistica grazie alla loro leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla corrosione e flessibilità di progettazione. Per componenti importanti come pannelli, portiere posteriori e pannelli esterni, è richiesta una buona tenacità, come nel caso dei pannelli esterni. Le protezioni possono ripiegarsi parzialmente e tornare alla loro forma originale dopo un leggero impatto. Aumentare la tenacità della resina spesso comporta la perdita di altre proprietà della resina stessa, come durezza, resistenza alla flessione, resistenza al calore e velocità di polimerizzazione durante la costruzione. Migliorare la tenacità della resina senza perdere altre proprietà intrinseche è diventato un tema importante nella ricerca e nello sviluppo di resine poliestere insature.
4. Resina volatile a basso contenuto di stirene
Durante la lavorazione della resina poliestere insatura, lo stirene, sostanza volatile e tossica, causa gravi danni alla salute dei lavoratori edili. Allo stesso tempo, lo stirene viene rilasciato nell'aria, causando anche un grave inquinamento atmosferico. Pertanto, molte autorità limitano la concentrazione ammissibile di stirene nell'aria degli impianti di produzione. Ad esempio, negli Stati Uniti, il livello di esposizione ammissibile (livello di esposizione ammissibile) è di 50 ppm, mentre in Svizzera il valore PEL è di 25 ppm; un contenuto così basso non è facile da raggiungere. Anche l'utilizzo di una ventilazione eccessiva è limitato. Allo stesso tempo, una ventilazione eccessiva porta anche alla perdita di stirene dalla superficie del prodotto e alla volatilizzazione di una grande quantità di stirene nell'aria. Pertanto, per trovare un modo per ridurre la volatilizzazione dello stirene alla radice, è ancora necessario completare questo lavoro nell'impianto di produzione della resina. Ciò richiede lo sviluppo di resine a bassa volatilità dello stirene (LSE) che non inquinino o inquinino meno l'aria, oppure resine poliestere insature senza monomeri di stirene.
La riduzione del contenuto di monomeri volatili è stata un argomento sviluppato dall'industria estera delle resine poliestere insature negli ultimi anni. Esistono molti metodi attualmente utilizzati: (1) il metodo di aggiunta di inibitori a bassa volatilità; (2) la formulazione di resine poliestere insature senza monomeri di stirene utilizza divinil, vinilmetilbenzene, α-metil stirene per sostituire i monomeri vinilici contenenti monomeri di stirene; (3) La formulazione di resine poliestere insature con monomeri di stirene a basso contenuto consiste nell'utilizzare i monomeri di cui sopra e i monomeri di stirene insieme, come l'utilizzo di diallil ftalato L'uso di monomeri vinilici altobollenti come esteri e copolimeri acrilici con monomeri di stirene: (4) Un altro metodo per ridurre la volatilizzazione dello stirene consiste nell'introdurre altre unità come il diciclopentadiene e i suoi derivati nello scheletro di resina dei poliesteri insaturi, per ottenere una bassa viscosità e, in definitiva, ridurre il contenuto di monomero di stirene.
Nella ricerca di un modo per risolvere il problema della volatilizzazione dello stirene, è necessario considerare in modo completo l'applicabilità della resina ai metodi di stampaggio esistenti, come la spruzzatura superficiale, il processo di laminazione e il processo di stampaggio SMC, il costo delle materie prime per la produzione industriale e la compatibilità con il sistema di resina. , reattività della resina, viscosità, proprietà meccaniche della resina dopo lo stampaggio, ecc. Nel mio Paese non esiste una legislazione chiara che limiti la volatilizzazione dello stirene. Tuttavia, con il miglioramento del tenore di vita delle persone e la maggiore consapevolezza della propria salute e della tutela dell'ambiente, è solo questione di tempo prima che una legislazione pertinente sia necessaria per un Paese non saturo di consumatori come il nostro.
5. Resina resistente alla corrosione
Uno dei principali utilizzi delle resine poliestere insature è la loro resistenza alla corrosione da parte di sostanze chimiche come solventi organici, acidi, basi e sali. Secondo l'introduzione degli esperti di reti di resine insature, le attuali resine resistenti alla corrosione sono suddivise nelle seguenti categorie: (1) tipo o-benzene; (2) tipo isobenzene; (3) tipo p-benzene; (4) tipo bisfenolo A; (5) tipo vinilestere; e altre come tipo xilene, tipo composto contenente alogeni, ecc. Dopo decenni di continua esplorazione da parte di diverse generazioni di scienziati, la corrosione della resina e il meccanismo di resistenza alla corrosione sono stati studiati a fondo. La resina viene modificata con vari metodi, come l'introduzione di uno scheletro molecolare difficilmente resistente alla corrosione nella resina poliestere insatura, o l'utilizzo di poliestere insatura, vinilestere e isocianato per formare una struttura a rete interpenetrante, che è molto importante per migliorare la resistenza alla corrosione della resina. La resistenza alla corrosione è molto efficace e la resina prodotta con il metodo di miscelazione della resina acida può anche raggiungere una migliore resistenza alla corrosione.
Rispetto aresine epossidiche,Il basso costo e la facilità di lavorazione delle resine poliestere insature sono diventati grandi vantaggi. Secondo gli esperti di resine insature, la resistenza alla corrosione delle resine poliestere insature, in particolare la resistenza agli alcali, è di gran lunga inferiore a quella delle resine epossidiche. Non possono sostituire le resine epossidiche. Attualmente, l'aumento dei pavimenti anticorrosione ha creato opportunità e sfide per le resine poliestere insature. Pertanto, lo sviluppo di resine anticorrosione speciali offre ampie prospettive.
Il gelcoat svolge un ruolo importante nei materiali compositi. Non solo svolge un ruolo decorativo sulla superficie dei prodotti in FRP, ma contribuisce anche alla resistenza all'usura, all'invecchiamento e alla corrosione chimica. Secondo gli esperti di Unsatured Resin Network, la direzione di sviluppo della resina gelcoat è quella di sviluppare una resina gelcoat con bassa volatilizzazione dello stirene, buona essiccazione all'aria e forte resistenza alla corrosione. Esiste un ampio mercato per i gelcoat resistenti al calore nelle resine gelcoat. Se il materiale FRP viene immerso in acqua calda per lungo tempo, sulla superficie compariranno delle bolle. Allo stesso tempo, a causa della graduale penetrazione dell'acqua nel materiale composito, le bolle superficiali si espanderanno gradualmente. Le bolle non solo influenzeranno l'aspetto del gelcoat, ma ridurranno gradualmente le proprietà di resistenza del prodotto.
La Cook Composites and Polymers Co. del Kansas, USA, utilizza metodi a terminazione epossidica e glicidil etere per produrre una resina gelcoat a bassa viscosità e con un'eccellente resistenza all'acqua e ai solventi. Inoltre, l'azienda utilizza anche una resina A modificata con poliolo polietere e a terminazione epossidica (resina flessibile) e una resina B modificata con diciclopentadiene (DCPD) (resina rigida), entrambe con proprietà idrorepellenti. Dopo la miscelazione, la resina idrorepellente può non solo presentare una buona resistenza all'acqua, ma anche una buona tenacità e resistenza. Solventi o altre sostanze a basso peso molecolare penetrano nel sistema di materiale FRP attraverso lo strato di gelcoat, trasformandosi in una resina idrorepellente con eccellenti proprietà globali.
7. Resina poliestere insatura fotopolimerizzabile
Le caratteristiche di fotopolimerizzazione della resina poliestere insatura sono il lungo pot life e la rapida velocità di polimerizzazione. Le resine poliestere insature soddisfano i requisiti per limitare la volatilizzazione dello stirene mediante fotopolimerizzazione. Grazie al progresso dei fotosensibilizzatori e dei dispositivi di illuminazione, sono state gettate le basi per lo sviluppo di resine fotopolimerizzabili. Diverse resine poliestere insature fotopolimerizzabili sono state sviluppate con successo e messe in produzione in grandi quantità. L'utilizzo di questo processo migliora le proprietà del materiale, le prestazioni di processo e la resistenza all'usura superficiale, nonché l'efficienza produttiva.
8. Resina a basso costo con proprietà speciali
Tali resine includono resine espanse e resine acquose. Attualmente, la scarsità di energia ricavata dal legno è in aumento. Vi è anche una carenza di operatori qualificati nell'industria della lavorazione del legno, e questi lavoratori vengono retribuiti in modo crescente. Tali condizioni creano le condizioni per l'ingresso dei tecnopolimeri nel mercato del legno. Le resine espanse insature e le resine acquose saranno sviluppate come legni artificiali nell'industria del mobile grazie al loro basso costo e alle elevate proprietà di resistenza. L'applicazione sarà inizialmente lenta, ma poi, con il continuo miglioramento delle tecnologie di lavorazione, questa applicazione si svilupperà rapidamente.
Le resine poliestere insature possono essere espanse per produrre resine espanse utilizzabili come pannelli murali, divisori preformati per il bagno e altro ancora. La tenacità e la resistenza della plastica espansa con resina poliestere insatura come matrice sono migliori di quelle del PS espanso; è più facile da lavorare rispetto al PVC espanso; il costo è inferiore a quello della plastica poliuretanica espansa e l'aggiunta di ritardanti di fiamma può anche renderla ignifuga e anti-invecchiamento. Sebbene la tecnologia applicativa della resina sia stata completamente sviluppata, l'applicazione della resina poliestere insatura espansa nei mobili non ha ricevuto molta attenzione. Dopo aver effettuato delle ricerche, alcuni produttori di resine hanno mostrato grande interesse nello sviluppo di questo nuovo tipo di materiale. Alcuni problemi importanti (rivestimento, struttura a nido d'ape, relazione temporale tra gel e schiuma, controllo della curva esotermica) non sono stati completamente risolti prima della produzione commerciale. Finché non si otterrà una risposta, questa resina potrà essere applicata nell'industria del mobile solo grazie al suo basso costo. Una volta risolti questi problemi, questa resina sarà ampiamente utilizzata in settori come i materiali ignifughi espansi, piuttosto che sfruttare semplicemente la sua economicità.
Le resine poliestere insature contenenti acqua possono essere suddivise in due tipologie: idrosolubili e in emulsione. Già dagli anni '60, all'estero, sono stati registrati brevetti e pubblicazioni scientifiche in questo settore. La resina contenente acqua consiste nell'aggiungere acqua come riempitivo alla resina poliestere insatura prima della gelificazione, e il contenuto d'acqua può raggiungere il 50%. Tale resina è chiamata resina WEP. La resina presenta le seguenti caratteristiche: basso costo, leggerezza dopo l'indurimento, buona resistenza alla fiamma e basso ritiro. Lo sviluppo e la ricerca sulle resine contenenti acqua nel mio Paese sono iniziati negli anni '80 e si sono protratti per un lungo periodo. In termini di applicazione, è stata utilizzata come agente di ancoraggio. La resina poliestere insatura acquosa è una nuova generazione di UPR. La tecnologia in laboratorio sta diventando sempre più matura, ma la ricerca sull'applicazione è ancora in corso. I problemi che devono essere ulteriormente risolti sono la stabilità dell'emulsione, alcune difficoltà nel processo di indurimento e stampaggio e il problema dell'approvazione del cliente. In genere, una resina poliestere insatura da 10.000 tonnellate può produrre circa 600 tonnellate di acque reflue all'anno. Se il ritiro generato nel processo di produzione della resina poliestere insatura viene utilizzato per produrre resina contenente acqua, si ridurrà il costo della resina e si risolverà il problema della tutela ambientale durante la produzione.
Ci occupiamo dei seguenti prodotti in resina: resina poliestere insatura;resina vinilica; resina gelcoat; resina epossidica.
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Data di pubblicazione: 08-06-2022
