Polyester reçinesi - Polyester resin
Polyester reçineler , dibazik organik asitler ve polihidrik alkollerin reaksiyonu ile oluşan sentetik reçinelerdir . Maleik Anhidrit, doymamış polyester reçinelerinde diasit işlevselliğine sahip yaygın olarak kullanılan bir hammaddedir . Doymamış poliester reçineleri kullanılmaktadır levha kalıplama bileşiği , dökme kalıplama bileşiği ve toner ve lazer yazıcı . Duvar panelleri ile takviyeli polyester reçineler ile imal fiberglas -SO olarak adlandırılan , cam elyaf takviyeli plastik (CTP) birer unvandır tipik restoranlar, mutfaklar, tuvalet ve yıkanabilir düşük bakım duvarları gerektiren diğer alanlarda kullanılmaktadır. Ayrıca yerinde kürlenen boru uygulamalarında da yaygın olarak kullanılırlar . ABD'deki Ulaştırma Departmanları da bunları yollarda ve köprülerde bindirme olarak kullanmak için belirtir. Bu uygulamada PCO Polyester Beton Kaplamalar olarak bilinirler. Bunlar genellikle izoftalik asit bazlıdır ve stiren ile yüksek seviyelerde kesilir - genellikle %50'ye kadar. Polyesterler, ankraj cıvatası yapıştırıcılarında da kullanılır, ancak epoksi esaslı malzemeler de kullanılır. Birçok şirket, esas olarak koku sorunları nedeniyle, ancak aynı zamanda stirenin potansiyel bir kanserojen olduğu endişeleri nedeniyle stiren içermeyen sistemler kullanmaya devam ediyor ve sunmaya devam ediyor . Çoğu polyester reçinesi, genellikle stiren olan reaktif bir seyreltici içinde bir polyester çözeltisinden oluşan viskoz, soluk renkli sıvılardır, ancak vinil toluen ve çeşitli akrilatları da içerebilir.
doymamış polyester
Doymamış polyesterler, poliollerin ( polihidrik alkoller olarak da bilinir ), organik bileşiklerin çoklu alkol veya hidroksi fonksiyonel gruplarıyla, doymamış ve bazı durumlarda doymuş dibazik asitlerle reaksiyonu sonucu oluşan kondenzasyon polimerleridir . Kullanılan tipik polioller , etilen glikol , propilen glikol ve dietilen glikol dahil olmak üzere glikollerdir ; kullanılan tipik asitler ftalik asit , izoftalik asit , tereftalik asit ve maleik anhidrittir . Esterleştirme reaksiyonlarının bir yoğunlaşma yan ürünü olan su, damıtma yoluyla sürekli olarak uzaklaştırılır ve reaksiyonu Le Chatlier ilkesiyle tamamlamaya yönlendirir . Doymamış polyesterler genellikle parça üreticilerine reaktif seyreltici içinde reçine çözeltisi olarak satılmaktadır; stiren en yaygın seyreltici ve endüstri standardıdır. Seyreltici reçinenin viskozitesi üzerinde kontrole izin verir ve aynı zamanda kürleme reaksiyonunda yer alır. Başlangıçta sıvı reçine, zincirlerin çapraz bağlanmasıyla bir katıya dönüştürülür . Bu, bitişik moleküllerdeki diğer doymamış bağlara zincir reaksiyonu içinde yayılan ve onları işlemde bağlayan doymamış bağlarda serbest radikaller yaratarak yapılır . Doymamışlık genellikle polimer zinciri boyunca maleat ve fumarat türleri şeklindedir. Maleat/fumarat genellikle radikal reaksiyonlar yoluyla kendi kendine polimerleşmez, ancak stiren ile kolayca reaksiyona girer. Maleik anhidrit ve stirenin alternatif kopolimerler oluşturduğu bilinmektedir ve aslında bu fenomenin ders kitabı örneğidir. Bu, California's Proposition 65 gibi materyalin yerini almak için artan çabalara rağmen, doymamış polyester reçineleri için endüstri standardı reaktif seyreltici olarak stirenin piyasada yerinin bu kadar zor olmasının bir nedenidir . İlk serbest radikaller, kolayca serbest radikallere ayrışan bir bileşik eklenerek indüklenir. Bu bileşik, endüstride katalizör olarak bilinir , ancak başlatıcı daha uygun bir terimdir. Geçiş metali tuzları genellikle zincir büyümesi çapraz bağlama reaksiyonu için bir katalizör olarak eklenir ve endüstride bu tip katkı maddesi bir hızlandırıcı olarak bilinir; promotörün genel olarak radikal başlatıcının bağ ayrışma enerjisini düşürdüğü anlaşılır . Kobalt tuzları, kullanılan en yaygın promotör türüdür. Kullanılan yaygın radikal başlatıcılar, benzoil peroksit veya metil etil keton peroksit gibi organik peroksitlerdir .
Polyester reçineleri ısıyla sertleşir ve diğer reçinelerde olduğu gibi ekzotermik olarak sertleşir . Bu nedenle, özellikle bir katalizör mevcutken aşırı başlatıcı kullanımı, bu nedenle, kürleme işlemi sırasında kömürleşmeye ve hatta tutuşmaya neden olabilir. Aşırı katalizör ayrıca ürünün kırılmasına veya kauçuksu bir malzeme oluşturmasına neden olabilir.
Doymamış polyesterler (UPR), endüstriyel olarak ilgili birçok farklı pazarda kullanılmaktadır, ancak genel olarak çeşitli kompozit türleri için matris malzemesi olarak kullanılmaktadır . Cam elyaf ile güçlendirilmiş kompozitler UPRs kullanılır ve ile işlenebilir içine büyük bir bölümü içermektedir , SMC , BMC , pultruzyon , tedavi yerinde boru , (Avrupa'da ikinci astar olarak da bilinir) filament sarma , vakum kalıplama , püskürtme makyaj kalıplama , reçine transfer kalıplama (RTM) ve daha birçok proses. UPRs da yaygın örnekleri olmak takviyeli olmayan uygulamalarda kullanılır jelâtinli koruyucu kaplamaları , gömlek düğmeleri, maden-cıvataları , top çekirdekleri Bowling , polimer beton , ve taş / suni mermer mühendisliği .
Kimya
Organik kimyada, bir karboksilik asit ve bir alkolün yoğunlaşma ürünü olarak bir ester , kondensat yan ürünü olarak su oluşur. Bir asil halojenür ve bir alkol ile de bir ester üretilebilir , bu durumda kondensat yan ürünü bir hidrojen halojenürdür .
Polyesterler , ester işlevselliğinin ana zincir içinde tekrarlandığı bir polimer kategorisidir. Polyesterler, iki işlevli (veya daha yüksek dereceli) bir asit veya asil halojenürün iki işlevli (veya daha yüksek dereceli) bir alkol ile reaksiyona girdiği, kademeli büyüme polimerinin klasik bir örneğidir . Polyesterler ticari olarak hem doymuş hem de doymamış reçineler olarak üretilmektedir. En yaygın ve en yüksek hacimli üretilen polyester, doymuş bir polyester örneği olan ve giyim ve halı için elyaf, gıda ve sıvı kapları (su/soda şişeleri gibi) gibi uygulamalarda kullanım alanı bulan Polietilen tereftalattır (PET ), filmlerin yanı sıra.
Doymamış polyester (UPR) kimyasında, zincir boyunca, genellikle maleik anhidritin katılmasıyla doymamış yerler bulunur, ancak maleik asit ve fumarik asit de kullanılır. Maleik asit ve fumarik asit, maleik'in cis-izomer ve fumarik'in trans-izomer olduğu izomerlerdir. Bu iki molekülün ester formları sırasıyla maleat ve fumarattır. Bir UPR'yi iyileştirirken, fumarat formunun stiren radikali ile daha hızlı reaksiyona girdiği bilinmektedir, bu nedenle N,N-dimetilasetoasetamid (DMAA) gibi izomerizasyon katalizörleri, maleatları fumaratlara dönüştüren sentez işleminde sıklıkla kullanılır; izomerizasyon, artan reaksiyon süresi ve sıcaklık ile de teşvik edilebilir. UPR endüstrisinde reçinelerin sınıflandırılması genellikle birincil doymuş aside dayanır. Örneğin, esas olarak tereftalik asit içeren bir reçine, bir Tere reçinesi olarak bilinir, esas olarak ftalik anhidrit içeren bir reçine, bir Orto reçinesi olarak bilinir ve esas olarak izoftalik asit içeren bir reçine, bir İzo reçinesi olarak bilinir. Disiklopentadien (DCPD) de yaygın bir UPR ham maddesidir ve iki farklı şekilde birleştirilebilir. Bir işlemde, DCPD, daha sonra bir Diels-alder reaksiyonu yoluyla polimer zinciri boyunca maleat/fumarat grupları ile reaksiyona sokulabilen siklopentadien oluşturmak üzere yerinde parçalanır . Bu reçine türü bir Nadic reçinesi olarak bilinir ve bir Ortho reçinesinin birçok benzer özelliğini ve DCPD hammaddesinin son derece düşük maliyetini paylaşması nedeniyle yoksul bir adamın Ortosu olarak adlandırılır. Başka bir işlemde, maleik anhidrit önce maleik asit oluşturmak için su veya başka bir alkol ile açılır ve daha sonra maleik asitten bir alkolün DCPD'nin çift bağlarından biri boyunca reaksiyona girdiği DCPD ile reaksiyona girer. Bu ürün daha sonra, uç gruplarda doymamışlığa sahip bir ürün veren UPR reçinesinin uç kapağını kapatmak için kullanılır. Bu tip reçineye DCPD reçinesi denir.
Orto reçineler, en yaygın UPR tipini içerir ve çoğu genel amaçlı reçineler olarak bilinir. Orto reçineleri kullanan FRP kompozitleri, tekne gövdeleri, banyo gereçleri ve bowling topu maçaları gibi uygulamalarda bulunur.
İzo reçineler, hem izoftalik asidin nispeten daha yüksek maliyeti hem de sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle genellikle UPR ürünlerinin üst ucunda yer alır. İzo reçineleri, jelkot uygulamalarında kullanılan, boyaya benzeyen, ancak FRP kalıplanmadan önce bir kalıba püskürtülerek parça üzerinde bir kaplama bırakarak kullanılan birincil reçine türüdür. Jelkot reçineleri, parçaya ek renk vermemek veya düzgün bir şekilde boyanabilmeleri için daha düşük renge (neredeyse şeffaf) sahip olmalıdır. Jel katlar ayrıca UV aşınmasına ve su kabarmasına karşı güçlü bir dirence sahip olmalıdır.
Tere reçineleri genellikle yüksek modül ve mukavemet istendiğinde kullanılır, ancak bir Iso reçinesinin düşük renk özellikleri gerekli değildir. Tereftalik asit genellikle izoftalik asitten daha düşük maliyetlidir, ancak her ikisi de bir UPR ürününe benzer mukavemet özellikleri verir. Tereftalik asit ve etilen glikol karışımı elde etmek için reaktörde PET reçinesinin katalitik olarak parçalanmasıyla üretilen, PET UPR reçineleri olarak bilinen özel bir Tere reçineleri alt grubu vardır. Daha sonra maleik anhidrit ile birlikte ilave asitler ve glikoller eklenir ve yeni bir polimer üretilir. Nihai ürün, işlevsel olarak bir Tere reçinesi ile aynıdır, ancak hurda PET ucuza tedarik edilebildiğinden, üretim maliyeti genellikle daha düşük olabilir. Glikol ile modifiye edilmiş bir PET (PET-G) kullanılırsa, PET-G üretiminde kullanılan bazı egzotik malzemeler nedeniyle reçineye olağanüstü özellikler kazandırılabilir. Tere ve PET-UPR reçineleri, yerinde kürlenmiş boru dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılmaktadır.
biyolojik bozunma
Roma kenti Baelo Claudia İspanya'daki arkeolojik alanlarda görülebileceği gibi likenlerin polyester reçinelerini bozduğu gösterilmiştir .
Avantajlar
Polyester reçine aşağıdaki avantajları sunar:
- Suya ve çeşitli kimyasallara karşı yeterli direnç.
- Hava koşullarına ve yaşlanmaya karşı yeterli direnç.
- Düşük maliyetli.
- Polyesterler 80 °C'ye kadar sıcaklığa dayanabilir.
- Polyesterler, cam elyaflara iyi ıslanma özelliğine sahiptir.
- Kürlenme sırasında %4-8 arasında nispeten düşük büzülme.
- Doğrusal termal genleşme 100–200 x 10 −6 K −1 aralığındadır .
Dezavantajları
Polyester reçine aşağıdaki dezavantajlara sahiptir:
- Güçlü stiren kokusu
- İki parçalı epoksi gibi diğer reçinelere göre karıştırılması daha zordur
- Dumanlarının ve özellikle katalizörü MEKP'nin toksik yapısı, uygun koruma kullanılmadığında güvenlik riski oluşturur.
- Birçok alt tabakanın yapıştırılması için uygun değildir
- Bitmiş kür büyük olasılıkla eşit miktarda bir epoksi reçinesinden daha zayıftır.