Акриловые смолы
Акриловые смолы представляют собой нетоксичные прозрачные бесцветные вещества. Их получают из акриловой кислоты, метакриловой кислоты и акрилатных мономеров (бутилакрилат, метакрилатные мономеры). Акрилы термопластичны, по своей структуре являются сложными эфирами. Акриловые смолы в основном производятся в форме жидкостей (solventborne acrylics или раствор acrylics solventborne acrylic selector) и в этом случае они называются эмульсиями или дисперсиями; реже — в форме твердых шариков.
Изобретение акрила
Впервые акриловое волокно было произведено американской компанией ДЮПОН. В 40-х годах ХХ века фирма активно занялась разработкой нового типа волокна а в 1952 году посредством многочисленного синтеза, был получен долгожданный материал — акрил, который моментально захватил рынок за счет доступности и очень широкой области применения, от одежды до строительных материалов.
В течении многих лет химики разных стран изучали и синтезировали акрил с различными компонентами с целью получения более эффективной основы, и, разумеется, улучшения качества продукции. В итоге с недавнего времени самым популярным сополимером акриловых и метакриловых мономеров является термопластичная акриловая смола, для обывателей — термопластик.
Типы акриловых смол
Акриловые смолы можно разделить на два основных типа:
- Акриловые термопласты, которые не требуют отвердителя. Этот тип смол поставляется в форме сухого порошка (гранул) или его раствора в органических растворителях (ксилол, толуол, бутилацетат). Применяются для производства однокомпонентных (1К) покрытий по различным поверхностям (пластик, металл, бетон, текстиль).
- Акриловые полиолы, которые требуют применения отвердителя. Этот тип смол поставляется в форме раствора акриловой смолы в органических растворителях. Применяется для производства двухкомпонентных (2К) полиуретановых покрытий: авторемонтные, мебельные покрытия, покрытия по металлу. В качестве отвердителя для акриловых полиол применяют ароматические или алифатические полиизоцианаты.
Применение акриловых смол
Акриловые смолы прекрасно себя показывают в производстве отделочных и ремонтных ЛКМ, строительных фасадных материалов, а также в красках для дорожной разметки. Акрилы особенно востребованы в качестве пленкообразователей и загустителей при производстве лакокрасочной продукции.
С момента их появления на лакокрасочном рынке состав и технологии синтеза акриловых полимеров постоянно совершенствуются, что позволяет этой группе смол уверенно заменять другие пленкообразователи, традиционно применяемые в производстве ЛКМ. Прежде всего акрилаты применяют в производстве органорастворимых ЛКМ и для получения вторичных водоразбавляемых акриловых дисперсий и порошковых ЛКМ.
Акриловая смола является обычным ингредиентом латексной (эмульсионной) краски. Латексные краски для внутренних и наружных работ с большей долей акриловой смолы по сравнению с винилом обеспечивают лучшую защиту от пятен, большую водостойкость, лучшую адгезию, большую устойчивость к растрескиванию и образованию пузырей, а также устойчивость к щелочным очистителям. Акриловая смола чрезвычайно устойчива к атмосферным воздействиям. Это делает ее идеальным материалом для наружного применения.
В твердом виде (например, оргстекло) акриловая смола может прослужить десятилетия. Он не желтеет под воздействием солнечных лучей даже по прошествии многих лет. Акриловые смолы — это материалы, которые при добавлении в латекс (британская эмульсия) увеличивают его глянцевые свойства, механические свойства, то есть устойчивость к царапинам, и улучшают блеск (блеск).
Свойства акриловых смол
Что касается химических и физико-механических свойств этой группы смол, акрилы обладают хорошей окрашиваемостью, прозрачностью, низким удельным весом, влаго- и атмосферостойкостью, характеризуются отличной адгезией к металлу, керамике и бетону, высоким временным сопротивлением ударному изгибу и хорошими диэлектрическими показателями.
Акриловые смолы обладают очень хорошей теплостойкостью при нагревании их до 180° цвет их изменяется мало или не изменяется совсем. Разложение акриловых смол происходит при температуре около 260°. Будучи термопластичными, они не выдерживают действия некоторых растворителей, но обладают хорошей стойкостью к действию кислот, щелочей, воды и спирта.
Покрытия на основе качественных акриловых смол отличаются превосходным декоративным эффектом, высокой стойкостью к ультрафиолету погодным воздействиям. Кроме того, используя эти компоненты производитель ЛКМ получает возможность менять физико-механические свойства покрытия в широком диапазоне.
Полиэфирные насыщенные смолы
Большинство полиэфирных смол — вязкие жидкости светлого цвета, состоящие из раствора полиэфира в мономере, обычно в стироле. Добавление стирола в количестве до 50% помогает сделать работу со смолой более легкой, понижая ее вязкость. Стирол является разбавителем смолы. При добавлении отвердителя (метилэтилкетон пероксид) и ускорителя (октоат кобальта) в данный раствор происходит тепловая реакция, реакция отверждения, и данный полимер становится прочным и жестким.
Историческая справка
Первые патенты на ЛКМ на основе ненасыщенных полиэфиров стали появляться в 1930-х гг., сразу после внедрения в производство алкидных смол. Использование ненасыщенных полиэфиров в качестве пленкообразователей, прежде всего для мебельных ЛКМ, увеличилось только в начале 1950-х. До конца 60-х гг. главной тенденцией в мебельной отрасли оставались прозрачные покрытия с закрытыми порами или цветные ЛКМ (полиэфирные лаки и покрытия, пригодные к шлифованию).
Постепенно доля ненасыщенных полиэфирных смол сокращалась. Это было связано с разработкой фирмой «Байер» двухкомпонентных ЛKM на основе гидроксилсодержащих пленкообразователей, отверждаемых полиизоцианатами. В качестве гидроксилсодержащих пленкообразователей использовали преимущественно насыщенные сложные полиэфиры и алкидные смолы, а позднее — простые полиэфиры.
После того, как цены на традиционное на сегодняшний день сырье для насыщенных полиэфиров стали доступными для промышленного производства, применение полиэфиров в качестве пленкообразователей еще больше увеличилось. В первую очередь расширилась область применения сложных полиэфиров в двухкомпонентных ЛКМ.
Типы полиэфирных смол
Полиэфирные смолы делятся по основе и по способам применения.
По основе:
- ортофталиевая
- терефталиевая
- изофталиевая
- винилэфирная
По способам применения:
- изготовление стеклопластика
- изготовление искусственного камня и полимербетона
Ортофталиевые смолы применяются в основном для изготовления конструкционных композитов и изделий из искусственного камня. Преимущество таких смол — небольшая усадка. Смола терпима к погрешностям добавления катализатора, имеет недорогую основу, поэтому сравнительно дешева.
Терефталиевые смолы применяются также как ортофталиевые, но имеют ряд преимуществ за счет терефталиевой кислоты. Она придает смолам химическую стойкость и эластичность. Поэтому терефталиевые смолы прекрасно идут на химстойкие изделия. За счет более низкой цены на терефталиевую кислоту снижается цена на смолу, поэтому для тех производств, где критично снижение себестоимости продукта, используют данный вид смол.
Изофталиевые смолы — это специальные смолы, которые используются в тех отраслях, где необходимо изготавливать химстойкие и термостойкие изделия. Могут использоваться для изготовления конструкционных композитов и изделий из искуственного камня высокого качества.
Винилэфирные смолы применяются для изготовления различных изделий с высокими показателями химической и коррозионной стойкости. Винилэфирные смолы имеют высокую стойкость к гидролизу, высокую термостойкость и физико-механику. По своим свойствам это наиболее качественные и универсальные смолы, что увеличивает их цену.
Применение
Насыщенные полиэфиры широко применяются для получения порошковых ЛКМ. Их значение возрастает благодаря возможности их модифицирования различными компонентами. Существуют, например, полиэфиракрилаты, отверждающиеся под воздействием ультрафиолетового излучения (УФ-отверждение), и мягкие полиэфирные компоненты для водных полиуретановых дисперсий.
Из-за уникальности своего состава, полиэфиры широко распространены в судостроении. Их использование позволяет получить легкое, но влагостойкое покрытие. Большинство шлюпок, яхт и катеров, производимых в композиционной отрасли, используют данную систему смол. Из нее изготавливают несущие детали, элементы соединения. В качестве герметика смола востребована не только для небольших катеров, но и кораблей. Она обеспечивает герметичность корпусов, люков и иллюминаторов.
Мастера кузовного ремонта используют смолу в качестве несущего материала при ремонте бамперов авто, а пластик на основе полиэфирки поставляется на заводы-изготовители.
Состав полиэфирных смол
Полиэфирные смолы имеют сложный состав. Все компоненты можно разбить на отдельные группы, которые выполняют вполне определенную функцию.
- Полиэфир или полиэфирный олигомер содержится в количестве 65-70%. Это основное вещество, подвергающееся полимеризации.
- Растворитель. Его объем составляет до 30%. Вещества, являющиеся растворителями, способны снижать вязкость материала, вступая в реакцию сополимеризации основного компонента.
- Инициатор — вещество, которое способствует началу реакции. Доля его содержания составляет 1,8%.
- Ускоритель играет роль катализатора. С его помощью существенно увеличивается скорость реакции. В смоле содержится около 1,5% ускорителя.
- Ингибитор. Добавляется в основной состав для хранения. Именно он не дает смоле самостоятельно подвергаться полимеризации.
После смешивания компонентов до наступления реакции отверждения полиэфир обладает относительно небольшой молекулярной массой. В процессе полимеризации молекулы образуют трехмерную сетчатую структуру, а их масса стремительно растет. Образование связанной структуры повышает прочность и плотность конечного материала.
Свойства полиэфирных смол
У полиэфирных смол ограниченный срок хранения, так как они дают осадок или гелеобразовываются сами по себе при длительном хранении. Когда смола становится похожей на желе, заканчивается срок ее использования. Время, с момента соединения смолы с катализатором до этого периода, является жизнедеятельностью смолы. Среднее время использования смолы после ее разведения составляет от 20 до 60 минут, при условии, что смола имеет хорошее качество и она правильно хранилась после изготовления.
Если предоставить достаточно времени, насыщенная полиэфирная смола «встанет» сама по себе. Скорость полимеризации слишком медленная для практического применения, поэтому для достижения полимеризации смолы за определенный практичный период времени добавляется катализатор и ускоритель.
Для применения в формовании полиэфирным смолам требуется добавление таких продуктов как катализаторы, ускорители, тикстотропные добавки, пигменты, наполнители, дающие химическую стойкость и пожаростойкость. Производитель может поставлять смолу в базовом состоянии или с добавлением любых из вышеперечисленных добавок. Смолы могут быть произведены по требованиям формовщика, в которые перед формованием будет необходимо добавить только катализатор.
С полиэфирными смолами достаточно часто применяются различные наполнители. Это делается для того, чтобы сократить стоимость формования; облегчить процесс формования; придать формованию специфичные свойства, а также для повышения пожаростойкости материала. Обычно, наполнители добавляются в количестве до 50% от веса смолы.
Изделия из полиэфирных смол отличаются износостойкостью, низкой теплопроводностью, высокой устойчивостью к влаге, долговечностью, устойчивостью к химическим веществам, отличной сцепляемостью и диэлектрическим свойством.
* * *
В нашем каталоге представлены акриловые и насыщенные полиэфирные смолы двух ведущих производителей: Eternal (Тайвань) и Helios Resins (Словения).