Полиэфирная смола

Полиэфирные ненасыщенные смолы, используемые в армированных пластиках, являются продуктами взаимодействия реакционно-способных полимеров и мономеров. Представляет собой густую жидкость с резким запахом. По цвету бывают прозрачными либо голубого или желтоватого оттенка. Обладают разнообразными свойствами. При комнатной температуре жидкие смолы стабильны в течение многих месяцев и даже лет, но при добавлении перекисного инициатора затвердевают за несколько минут.

Отверждение происходит в результате реакции присоединения и превращения двойных связей в простые; при этом не образуется никаких побочных продуктов. В качестве присоединяющегося мономера чаще всего используют стирол. Он взаимодействует с реакционно-способными двойными связями полимерных цепей, сшивая их в прочную трехмерную структуру. Реакция протекает с выделением теплоты, которая способствует более полному и интенсивному протеканию процесса отверждения. При отверждении смолы в реакцию обычно вступает около 90 % имеющихся в полимере двойных связей.

Благодаря разнообразным свойствам и низкой стоимости полиэфирные  смолы применяются в производстве большого числа разнообразных изделий, таких как:

    - детали автомобилей и самолетов;
    - интерьерные и экстерьерные детали для автомашин, автобусов, тракторов, снегоходов и т.д.;
    - лодки, катера, яхты;
    - строительные панели, трубы, емкости;
    - мебель, искусственный мрамор, сантехнику;
    - бассейны, детские и водные горки и многое другое.

В отличие от многих пластиков, состоящих из одного компонента, полиэфирные смолы, применяемые в армированных пластиках; состоят из нескольких компонентов (смола, инициатор, наполнитель и активатор). Соотношение этих компонентов и их химическая природа могут варьироваться, что в свою очередь позволяет получать большое количество различных типов полиэфирных смол. При создании любой полиэфирной смолы стараются придать ей свойства, необходимые  для   конкретного  применения.

Типы ненасыщенных полиэфирных смол

Большое разнообразие полиэфирных смол и их свойств позволяет использовать их в самых различных областях. Ниже приведены краткие характеристики основных типов ненасыщенных полиэфирных смол.

Полиэфирные смолы общего назначения
Этот тип полиэфирных смол обычно получают этерификацией пропиленгликоля смесью фталевого и малеинового ангидридов. Соотношение фталевого и малеинового ангидридов может колебаться от 2:1 до 1:2. Полученную полиэфирную алкидную смолу смешивают со стиролом в соотношении 2:1. Смолы этого типа имеют широкую область применения: они используются для изготовления поддонов, лодок, деталей душевых, стоек, плавательных бассейнов и цистерн для воды. 

Эластичные полиэфирные смолы
Если использовать линейные двухосновные кислоты вместо фталевого ангидрида (например, адипиновую или себациновую), то образуется значительно более эластичная и мягкая ненасыщенная полиэфирная смола, чем описаная выше. Используемые диэтилен- или дипропиленгликоли взамен пропилен-гликоля также придают смолам эластичность. Добавление таких полиэфирных смол к жестким смолам общего назначения уменьшает их хрупкость и упрощает переработку. Этот эффект используется в производстве литых полиэфирных пуговиц. Эластичные смолы можно получить и при замене части фталевого ангидрида одноосновными кислотами таллового масла, которые создают гибкие группы на концах полимерных цепей. Такие смолы часто используют для декоративного литья в мебельной промышленности и при изготовлении рам для картин. Для этого в эластичные смолы вводят целлюлозные наполнители (например, растертую ореховую скорлупу) и отливают их в формы из силиконовой резины. Прекрасное воспроизведение резьбы по дереву может быть достигнуто при использовании форм из силиконовой резины, отлитых непосредственно по оригинальной резьбе.

Упругие полиэфирные смолы
Полиэфирные смолы этого типа занимают промежуточное положение между жесткими смолами общего назначения и эластичными. Их используют для изготовления изделий, устойчивых к ударным нагрузкам, например ограждений, игральных шаров, деталей автомобилей и самолетов, защитных шлемов. Для получения таких смол вместо фталевого ангидрида используют изофталевую кислоту. Процесс ведут в несколько стадий. Сначала реакцией изофталевой кислоты с гликолем получают полиэфирную смолу с низким кислотным числом. Затем добавляют малеиновый ангидрид и продолжают этерификацию. В результате получают полиэфирные цепи с преимущественным расположением ненасыщенных фрагментов на концах молекул или между блоками, состоящими из гликоль-изофталевого полимера. В этом типе этерификации фталевый ангидрид значительно менее эффективен по сравнению с изофталевой кислотой, так как образующийся моноэфир фталевой кислоты склонен к обратному превращению в ангидрид при тех высоких температурах, которые используются при получении полиэфирных смол высокой молекулярной массы.

Полиэфирные смолы с малой усадкой
При формовании армированного стекловолокном полиэфира различие в усадке между смолой и стекловолокном приводит к появлению раковин на поверхности изделия. Использование полиэфирных смол с малой усадкой ослабляет этот эффект, и полученные таким образом литые изделия не требуют дополнительного шлифования перед окрашиванием, что является преимуществом при изготовлении деталей автомобилей и бытовых электроприборов.

Полиэфирные смолы с малой усадкой включают в себя термопластичные компоненты (полистирол или полиметилметакрилат), которые только частично растворяются в исходной композиции. При отверждении, сопровождаемом изменением фазового состояния системы, происходит образование микропустот, компенсирующих обычную усадку полимерной смолы.

Полиэфирные смолы, устойчивые к атмосферным воздействиям
Этот тип полиэфирных смол не должен желтеть при воздействии солнечных лучей, для чего в его состав вводят поглотители ультрафиолетового (УФ) излучения. Стирол может быть заменен метилметакрилатом, но только частично, ибо метилметакрилат плохо взаимодействует с двойными связями фумаровой кислоты, входящей в состав полиэфирной смолы. Смолы этого типа используют при изготовлении покрытий, наружных панелей и фонарей крыш.

Химически стойкие полиэфирные смолы
Сложноэфирные группы легко гидролизуются щелочами, вследствие чего неустойчивость полиэфирных смол к щелочам является их принципиальным недостатком. Увеличение углеродного скелета исходного гликоля приводит к уменьшению доли эфирных связей в смоле. Так, смолы, содержащие «бисгликоль» (продукт взаимодействия бисфенола А с окисью пропилена) или гидрированный бисфенол А имеют значительно меньшее число эфирных связей, чем соответствующая смола общего назначения. Такие смолы используют в производстве деталей химического оборудования — вытяжных колпаков или шкафов, корпусов химических реакторов и емкостей,  а также трубопроводов.

Огнестойкие полиэфирные смолы
Формованные изделия и слоистые пластики из армированных стекловолокном полиэфирных смол являются горючим материалом, но обладают сравнительно низкой скоростью горения. Увеличение устойчивости смолы к воспламенению и горению достигается при использовании вместо фталевого ангидрида галогени-рованных двухосновных кислот, например тетрафторфталевой, тетрабромфталевой и «хлорэндиковой» (продукта присоединения гексахлорциклопентадиена к малеиновому ангидриду, который известен также как хет-кислота). Может использоваться также дибромнеопентилгликоль.

Дальнейшее повышение огнестойкости достигается введением в смолу различных ингибиторов горения, таких, как эфиры фосфорной кислоты и окись сурьмы. Огнестойкие полиэфирные смолы используются при производстве вытяжных колпаков, деталей электрического оборудования, строительных панелей, а также для изготовления корпусов некоторых видов военно-морских судов.

Описанные семь типов ненасыщенных полиэфирных смол наиболее часто используются в промышленности. Однако еще существуют смолы специального назначения. Например, использование триаллилизоцианурата вместо стирола значительно улучшает теплостойкость смол. Заменив стирол на менее летучий диал-лилфталат или винилтолуол, можно уменьшить потери мономера в процессе переработки полиэфирной смолы. Специальные смолы могут быть получены отверждением с помощью УФ-излучения, для чего в них вводят такие светочувствительные агенты, как бензоин или его простые эфиры.