Производство изделий из пластмассы в СПб

Производство изделий из пластмассы и отверждение реактопластов

Отверждение изделий из реактопластов, таких как фенольные, ненасыщенные полиэфирные, эпоксидные смолы и полиуретаны, определяется экзотермической химической ре­акцией, называемой реакцией отверждения при производстве. Она является необратимым процессом, который приводит к более или менее «сшитой» пространственной молекулярной структуре изделий из пластмассы. Производство изделий из пластмассы применяет реактопласты, отверждающие под действием тепла, другие — при комнатной температуре. Реактопластами, отверждаемыми при комнатной тем­пературе, являются те, для которых реакция начинается сразу после смешения двух компонентов, причем смешение обычно является частью процесса; но даже для та­ких реактопластов он ускоряется теплотой, выделяемой при химической реакции, то есть за счет экзотермии. Кроме того при производстве изделий из пластмассы, возможна активация «сшивки» излучением, таким как ультрафиолетовое, электронное или лазерное.

При производстве изделий из пластмассы реактопласты часто подразделяются на три группы, а именно: отверждаемые нагревом (фенольные полимеры), отверждаемые под действием ак­тивированного смешения (эпоксидные смолы и полиуретаны) и отверждаемые из­лучением. Повышение температуры процесса ускоряет реакции отверждения.

Производство изделий из пластмассы и реакция отверждения

В отвержденных реактопластах молекулы жесткие, состоящие из коротких групп, соединенных статистически распределенными связями. Полностью прореа­гировавший или отвержденный термореактивный полимер не изменяется под воз­действием нагрева так, как это происходит с термопластичным полимером. Реакто­пласт может несколько размягчаться при нагревании и разлагаться при высоких температурах. Однако при Т< Г, он хрупок, причем деформации разрушения обыч­но составляют 1-3%. Самым распространенным примером при производстве изделий из пластмассы являются фенольные смолы, одни из наиболее жестких реактопластов, состоящие из углеродных атомов, соединенных с большими ароматическими кольцами, которые затрудняют молеку­лярное движение, делая полимеры жесткими и хрупкими.

Реактопласты можно подразделить на две группы: отверждаемые за счет конден­сационной полимеризации и за счет присоединительной полимеризации при производстве изделий из пластмассы.

Конденсационная полимеризация определяется как процесс роста молекуляр­ной массы, вызванный реакцией соединения двух или более мономеров с реакционноспособными концевыми группами, которая приводит к образованию таких побоч­ных продуктов, как спирт, вода или кислота при изготовление изделий из пластмассы. Обычным реактопластом, который полимеризуется или отверждается за счет конденсационной полимеризации при производстве изделий из пластика, является фенолформальдегид. Побочным продуктом реакции является вода. Другим хорошо известным примером реактопластов, сшивающихся за счет конден­сационной полимеризации, является сополимеризация ненасыщенного сложного эфира с молекулами стирола, также называемая свободнорадикальной реакцией. Молекулы содержат несколько углеродных двойных связей, ко­торые действуют как места «сшивки» при отверждении.

Присоединительная сополимеризация характеризуется тем, что молекулы со­держат ненасыщенные двойные связи и взаимодействуют с образованием длинных цепей или систем с поперечными «сшивками». Примером является присоедини­тельная полимеризация полиуретанов и эпоксидных смол.

Производство изделий из пластмассы и кинетика отверждения

Не важно, к какой группе относится реактопласт (отверждаемый при нагреве или при смешении), его отверждение может быть описано реакцией между двумя химическими группами, обозначенными как А и В, которые связывают два сегмента полимерной цепи. Реакцию можно проследить по концентрации непрореагировавших групп А или В, С_л или С_в. Если исходную концентрацию обозначить как С_м и С_т , то степень отверждения описывается как:

(3. 41) производство изделий из пластмассы

Степень отверждения, или конверсия, С*, равна нулю при отсутствии реакции и равна 1, когда все группы А вступили в реакцию и она завершена; однако в ходе ре­акции отверждения реактопласта невозможно отследить прореагировавшие и непрореагировавшие группы А и В. Но известно, что для текущего контроля конверсии можно использовать теплоту экзотермической реакции, выделяемой при отвержде­нии. Если поместить небольшие образцы непрореагировавшего реактопласта.