Катерина, большое вам спасибо за материалы. Учебник сложноват, но кое-что полезное для себя я нашел. Презентация - очень ценная.
Я подготовил черновой вариант документа. Сразу оговорюсь, что предназначен он для обычных работников, не сведущих в химии, поэтому я старался минимально использовать специальную терминологию. Только то, что мы знаем со школы и то, что есть в нашем профессиональном жаргоне (например, мы знаем, что кобальт - это такой ускоритель для DIONа, но можем не знать, что это металл и элемент таблицы Менделеева).
Назначение этого документа - дать работнику базовое понимание процесса отверждения смолы. Я считаю, что это (и подобная обучающая информация) будет способствовать профессиональному росту человека, и, в конечном счете, его самореализации как личности.
При составлении документа я использовал статьи из интернета. При необходимости могу дать ссылки. От себя почти ничего не вносил, кроме слов для связи предложений.
Оставшиеся у меня вопросы выделил в тексте желтым маркером. Пожалуйста, посмотрите, какие изменения, дополнения, правки на ваш взгляд необходимо внести.
Не смог прикрепить документ, т.к. форум пишет, что расширение *.doc запрещено администратором. Выложил на сторонний ресурс.
https://docs.google.com/document/d/1OVbn5RH7KOBB71n4sb9jpCI8BVSl_GR0/edit?usp=share_link&ouid=110349112435956672506&rtpof=true&sd=true
________________________________ ВСТАВКА (Admin)_________________________________
Отверждение полиэфирных смол
Как профессиональный сварщик должен знать особенности металлов и понимать суть процессов, происходящих при сварке, как мастер краснодеревщик должен знать свойства различных пород древа и понимать что происходит при сушке, резке и т.д, так и работник композитного производства должен понимать из чего состоят материалы, с которыми он работает и какие процессы происходят при отверждении.
1.jpg
Предназначено для работников композитных производств,
которые научились работать кисточкой и валиком
Введение
Атом – мельчайшая частица вещества, являющаяся носителем его свойств.
Молекула – соединение нескольких атомов.
Мономер – простое вещество, молекулы которого при определенных условиях могут соединяться в цепочки и сети.
Полимер — вещество, состоящее из длинных повторяющихся цепочек молекул.
Полимеризация – процесс образования молекулярных цепочек путём многократного присоединения молекул простого вещества.
Полиэфир – полимерное соединение, которое образуется в результате реакции между спиртом и кислотой (изофталевой, ортофталевой и другими) (уточнить) .
Насыщенные полиэфиры – полимеры, которые не обладают двойными либо тройными связями в молекулярной структуре. Отличаются особой прочностью и твердостью. Стойки к различным атмосферным воздействиям, на них практически не накапливаются загрязнения. Используются при производстве твердых покрытий для рулонных изделий, лаков, эмалей, печатных красок, синтетических волокон, полиэтиленовой пленки и тары. Примеры насыщенного полиэфира: алкидная смола, полиэтилентерефталат, поликарбонат. Полимеризация происходит при высокой температуре и давлении (уточнить) .
Нeнасыщенные полиэфиры – полимеры, которые обладают двойными либо тройными связями в молекулярной структуре. Используются в производстве электроизоляции, лаков, клееев, грунтовок, заливочных смесей, стеклопластиков. Ненасыщенные полиэфиры способны «сшиваться» с образованием трёхмерных структур. Полимеризация происходит при комнатной температуре и обычном давлении (уточнить) .
Полиэфирные смолы – растворы ненасыщенных полиэфиров в мономере, например, стироле. Стирол снижает вязкость полиэфира, а также сам участвует в процессе полимеризации. В смоле, как правило, также содержится катализатор, являющийся ускорителем реакций, и ингибитор, который не дает веществу самостоятельно вступать в полимеризацию.
Полимеризация смолы – реакция отверждения смолы посредством «сшивки» ее полимерных молекул между собой через молекулы мономера, в результате чего полимерные цепи превращаются в полимерные сети, а жидкая смола – в твердое вещество.
23.jpg
Процесс отверждения
Сам по себе полиэфир – вещество очень вязкое, поэтому к нему добавляют растворитель. Чаще всего это стирол. Молекулы стирола способны сополимеризоваться с молекулами полиэфира. И скорость этой сополимеризации выше, чем у молекул полиэфира между собой.
Процесс отверждения запускается радикалами – высокоактивными частицами, заставляющими соединяться между собой молекул полиэфира и стиролаРадикалы все время образуются в смоле сами по себе, поэтому смола склонна к самополимеризации, но процесс этот идет очень медленно. Внешне это проявляется как постепенное загустевание смолы и образование комков.
Для ускорения этого процесса смолу вводят инициатор (отвердитель), служащий источником свободных радикалов и запускающий сшивку молекул полиэфира и стирола. Отвердитель не принимает участия в химической реакции, он просто активирует процесс (уточнить).
(Как именно радикалы запускают процесс полимеризации? Один радикал инициирует одну сшивку молекул или запускается цепная реакция? Если да, то за счет чего происходит сшивка последующих молекул в цепи?)
Свободные радикалы могут образовываться из перекисей или других нестабильных соединений.
В качестве перекисей используются:
• пероксида метилэтилкетона (ПМЭК),
• пероксида циклогексанона (ПЦГ),
• пероксид ацетилацетона (ААП, AAP).
Есть и другие, однако эти встречаются наиболее часто. ПМЭК широко известен под марками Butanox M50 и M60, Norpol Peroxide №1, Curox M302, Luperox K1 и др.
Перекисные соединения — это сложные вещества, в которых атомы кислорода соединены друг с другом, как например, на этом рисунке:
4.jpg
Здесь показана молекула всем известной перекиси водорода H2O2. Белые шары символизируют атомы водорода, а красные шары — атомы кислорода. Молекулы отвердителя имеют более сложное строение, но у них тоже есть такая связь из атомов кислорода. В этих атомах кислорода и связи между ними заключается значительная «энергия», которая способна вызывать различные реакции и в частности 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 или воздействия ультрафиолетового излучения. Однако если мы ведём процесс при комнатной температуре, то нужен другой метод.
Этот метод — состоит в использование специальных веществ, которые называются ускорителями . С помощью ускорителя отвердитель распадается на простые радикалы, которые запускают сшивку молекул полиэфира и стирола между собой, т.е. начинается процесс полимеризации смолы.
Как правило, ускоритель вводится в смолу на заводе изготовителе. Такие смолы называются предускоренными. В непредускоренные смолы ускоритель нужно вводить до введения отвердителя. Без ускорителя с одним лишь отвердителем смола отверждаться не будет.
Важное замечание: никогда, никогда, никогда не смешивайте ускоритель и отвердитель непосредственно друг с другом! Процесс расщепления отвердителя сопровождается выделением большого количества энергии. Ее так много, что может произойти взрыв или случиться пожар! Поэтому сперва вводите в смолу ускоритель, тщательно перемешивайте, затем вводите отвердитель и снова тщательно перемешивайте.
В качестве ускорителей чаще всего применяются органические растворы солей кобальта — так называемые нафтенаты и октоаты кобальта с концентрацией кобальта от 1 до 12 %. Чем выше концентрация, тем выше активность ускорителя. Обычно такие ускорители имеют насыщенный фиолетовый цвет.
Также полиэфирная смола содержит ингибитор , тормозящий процесс полимеризации. Ингибитор является, по существу, улавливателем свободных радикалов. Реакция полимеризации при введении отвердителя начинается лишь после того, как преодолено действие ингибитора. Этот период задержки дает возможность пропитать смолой армирующий материал или залить ее в необходимую для отверждения форму до начала реакции полимеризации.
Как только ингибитор израсходуется, вязкость полиэфирной смолы резко повышается, она утрачивает способность течь и переходит в желеобразное состояние (гель). Далее эта масса переходит в резиноподобное и наконец, в твердое состояние. Процесс отверждения происходит с выделением тепла. Разогрев может быть весьма существенным.
При избытке ингибитора не остается достаточного количества свободных радикалов для полимеризации смолы в полном объеме (уточнить) . Смола остается недоотвержденной. (Значит ли это, что при избытке ингибитора достаточно добавить еще отвердителя для завершения процесса отверждения?)
5.jpg
За основу взята эта иллюстрация:
6.jpg
В книге Л.Н.Седова и З.В.Михайловой «Ненасыщенные полиэфиры» я нашел такое описание:
«При сополимеризации полималеината со стиролом могут одновременно протекать четыре элементарные реакции: полимеризация стирола, присоединение молекул стирола к активным центрам олигоэфира, соединение двух молекул олигоэфира по их активным центрам и сшивание двух полиэфирных центров стирольной цепочкой».
Видимо иллюстрации нужно будет изменить в соответствии с ним.