Utwardzacze - niewielka zawartość, kluczowa rola

{flike id=192}

Do zajścia prawidłowego procesu koopolimeryzacji żywic poliestrowych niezbędny jest nadtlenek metylo-etylo-ketonu popularnie zwany utwardzaczem lub inicjatorem. Na rynku występuje bogata oferta tych produktów, lecz czy wszystkie są porównywalnej jakości i mogą być przez nas stosowane?

Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy w pierwszym kroku dowiedzieć się czym jest dokładnie utwardzacz.

Standardowy inicjator MEKP to mieszanina poniższych substancji

• Monomer nadtlenku metylo-etylo-ketonu
• Dimer nadtlenku metylo-etylo-ketonu
• Nadtlenek wodoru
• Trymer nadtlenku metylo-etylo-ketonu
• Ftalany
• Inne plastyfikatory
• Metylo-etylo-keton
• Sole
• Glikole
• Woda
• Inne dodatki

Przyjrzyjmy się bliżej wymienionym składnikom.

Aktywne komponenty

Aktywne komponenty to właściwy balans następujących składników:

1. Nadtlenek wodoru – wpływa wyłącznie na czas żelowania
2. Monomer MEKP (MEKP I ) dokańcza proces żelowania oraz rozpoczyna utwardzanie. Ma ogromny wpływ na przebieg pierwszej fazy utwardzania
3. Dimer MEKP (MEKP II+III ) finalizuje utwardzanie. Absolutnie niezbędny do właściwego utwardzenia żywic izoftalowych i winyloestrowych

Suma trzech powyższych składników nie może przekroczyć 9,9% aktywnego tlenu, co odpowiada około 35% całkowitej zawartości aktywnych składników w nadtlenku. Ograniczenie to ma związek z przepisami dotyczącymi transportu i magazynowania nadtlenków organicznych.

Plastyfikatory

•  dobrej jakości plastyfikator charakteryzuje się wysokim punktem zapłonu i temperaturą wrzenia, łatwo rozpuszczalny w styrenie i najlepiej „niesklasyfikowany”
• TXIB (Diizomaślan 2,2,4-trimetylo-1,3-pentanodiolu) i DMP( ftalan dimetylu) posiadają powyższe cechy dlatego są popularnymi plastifikatorami
• niektóre plasyfikatory nie mogą być użyte w przypadku produktów przeznaczonych do kontaktu z żywnością i/lub wodą pitną
• Pewne plastyfikatory mogą powodować zmianę koloru żelkotu

Otrzymywanie MEKP.

MEK + H₂O₂ + kwas →H₂O₂ + monomer MEKP + dimer MEKP + trimer MEKP + zasada do zatrzymania reakcji

Kwas + zasada → ↓sól + woda

sól jest usuwana

Uwaga: jeśli w procesie produkcyjnym sól nie zostanie dokładnie usunięta może się ona osadzać na filtrze utwardzacza w maszynie i powodować zbyt małe dozowanie inicjatora a co za tym idzie niedotwardzenie laminatu/żelkotu.

Woda = problem.

• produkt uboczny w procesie produkcyjnym utwardzaczy
• w ilości powyżej 3% może powodować gazowanie żelkotów
• w ilości powyżej 10% wpływa na właściwości mechaniczne laminatu
• duża zawartość wody wpływa na charakterystykę żelowania i utwardzania

Glikole

• głównie stosuje się je aby „ukryć” wysoką zawartość wody
• w ilości powyżej 6% zwiększają lepkość żelkotów co prowadzi do porowatości i trudności w prawidłowym natrysku żelkotu
• wysoka zawartość glikolu w kontakcie z wodą może prowadzić do osmozy

Sól

• produkt uboczny w procesie produkcyjnym utwardzaczy, chlorki, siarczany, fosforany
• możliwe tworzenie się kryształów co może powodować zatykanie filtrów i dysz w urządzeniu
• może powodować zgazowania
• nigdy nie należy mieszać utwardzaczy różnych producentów!!!

Metylo-Etylo-Keton

• pozostałość po procesie produkcyjnym
• obniża punkt zapłonu nadtlenku
• w ilości powyżej 3% wpływa negatywnie na utwardzanie ( dłuższe czas żelowania i utwardzania)

Wpływ nadtlenku wodoru H₂O₂ na charakterystykę utwardzacza.

1. Im większa zawartość H₂O₂ tym krótszy czas żelowania
2. Większa zawartość H₂O₂ powoduje szybszy wzrost lepkości
3. Im większa zawartość H₂O₂ tym większa szansa na problemy z porowatością
4. Mimo to pewna ilośc H₂O₂ jest niezbędna do rozpoczęcia reakcji, gdy pracujemy w niskiej temperaturze

Znając podstawowe informacje na temat danego utwardzacza tj. zawartość wody oraz nadtlenku wodoru jesteśmy w stanie sami określić jego jakość oraz przeznaczenie.

Na przykład zaprezentowany w powyższej tabeli Curox M-303 mając średnią zawartość wody oraz H₂O₂ będzie nadawał się do większości aplikacji (żywice oraz żelkoty) a Curox M-503 ze względu na dużą zawartość wody oraz nadtlenku wodoru nie powiniem być stosowany do utwardzania żelkotów oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest odporność chemiczna.

Podsumowując: nadtlenek pomimo swojej małej proporcji jaka jest dodawana do żywicy czy żelkotu może być odpowiedzialny za występowanie wielu istotnych problemów podczas przetwarzania poliestrów. Zwykle w takich sytuacjach szukamy winy w samym żelkocie czy żywicy, tymczasem dobór odpowiedniego nadtlenku może wyeliminować pojawianie się wad przetwórczych takich jak zgazowania, porowatość, osmoza, itp.