Ниже приведены некоторые показатели свойств отвержденного прлиэфира марки 1ВД-1:
Плотность при 20оС, кг/м8.........………………………………………………………………............1210—1250
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа. ……………………………………………………… 70—100
Модуль упругости при изгибе, МШ ………………………………………………………………... 2200—2800
Ударная вязкость, кДж/м2……………………………………………………………………………... 6—12
Твердость по Бриннелю, МН/м2..........................................................................................................140—180
Теплостойкость по Вика, °С................………………………………………………………………...85—120
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом-м. ………………………………………..1 1О12—5 1018
Диэлектрическая проницаемость при 10е Гц..... ……………………………………………………..4,4—5,2
Электрическая прочность, кВ/мн.........………………………………………………………………. 13—19
Практический интерес представляют и азотсодержащие ненасыщенные полиэфиры на основе малеинового ангидрида, модифицирующей дикарбоновой кислоты (фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и др.), гликоля обычного типа (этиленгликоль, диэтиленгликоль) и двухатомного спирта, содержащего в своем составе третичный азот, в частности, N - фенил-бис(β-окси-этил) амина. Наличие в реакционной смеси такого азотсодержащего двухатомного спирта позволяет сократить продолжительность поликонденсацин в производственных условиях в 1,5— 2 раза и тем самым увеличить производительность установки по синтезу ненасыщенных полиэфиров на 30—40%. Такие азотсодержащие ненасыщенные полиэфиры отличаются повышенной совместимостью со стиролом, легче отверждаются, а отвержденные продукты характеризуются высокими физико-механическими показателями.
|
|
Методика исследования.
Первый этап исследования состоит из выбора наполнителей инициаторов ускорителей и приготовления нескольких пробных смесей на их основе.
Для изучения кинетики полимеризации имеет смысл использовать следующие доступные инициаторы радикальной полимеризации: перекись бензоила, перекись дикумила, перекись метил-этил кетона. Ускорители для них диметиланилин, соли кобальта, нафтэлат кобальта, соответственно. Планируется изучить кинетику полимеризации стирола и полиэфира ПН – 1 в присутствии данных инициаторов. Также следует оценить цвет полученных полимеров и их пригодность для приготовления шпатлёвочной пасты. Изучить влияние наполнителя на кинетику процесса и некоторые другие закономерности.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 
.
Методы получения образцов и анализ полученных результатов.
Изучение кинетики полимеризации.
Таблица 3.1 Состав смесей
| Инициатор/ ускоритель | Инициатор/ускоритель/Полиэфирная смола ПН 1 | Инициатор/ускоритель/Стирол |
| Перекись бензоила/диметил анилин | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
| Метил этил кетон/нафтэнат кобальта | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
| Перекись дикумила/Co+2 | 1%/1%/98% | 2%/2%/96% |
Таблица 3.1 Лучшие результаты полимеризации
| Инициатор/ ускоритель | Полиэфирная смола ПН 1 | Стирол | ||
| Перекись бензоила/диметил анилин | 5 мин | Произошло разогревание | 36 ч | Масса Сильно пожелтела |
| Метил этил кетон/нафтэнат кобальта | 10 мин | Масса потемнела | 156 ч | Цвет изменился слабо |
| Перекись дикумила/Co+2 | 30 мин | Масса потемнела | 125 ч | Цвет почти не изменился |
Как видно из экспериментальных данных полимеризация стирола при комнатной температуре проходит крайне медленно и как связующее для шпатлёвки он не годится. Лучшим выбором являются композиции на основе полиэфиров.
|
|
Состав 1
Первый этап получения шпатлёвки: добавляем наполнитель,
тиксотропную добавку полиэфирную смолу и ускоритель, тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве наполнителя используется ZnO2, тиксотропная добавка – кизельгур, ускоритель – диметил анилин, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель готовят по следующей методике: инициатор (перекись бензоиза) растворяют в бензоле до насыщения.
К шпатлёвке добавляют отвердитель, перемешивают смесь, с помощью шпателя намазывают на образцы царапин на УПС.
Через час можем из визуального наблюдения был сделан вывод, что образцы с большим содержанием полиэфира уже затвердели.
Рецептура клея – шпатлевки представлена в таблице 2.4.
Таблица 2.4 Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Состав шпатлевки, %. | ||||
| Шпатлёвка 95% | |||||
| ZnO2 | 23% | 33% | 43% | 53% | 63% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 70% | 60% | 50% | 40% | 30% |
| Кизельгур | 5% | 5% | 5% | 5% | 5% |
| Диметил анилин | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
| Отвердитель 5% | |||||
| Растворитель ПБ | 80% | 80% | 80% | 80% | 80% |
| Перекись бензоила | 20% | 20% | 20% | 20% | 20% |
Было визуально обнаружено, что некоторые образцы слоя шпатлёвки обладает малой усадкой, достаточно хорошей адгезией, хорошей твёрдостью, низкой склонностью к растрескиванию.
Замечено также, что при отверждении полиэфира перекисью бензоила/диметил анилином происходит сильное пожелтение, которое невозможно устранить подкрашиванием органическими красителями.
|
|
Были определены следующие закономерности:
ü С измененнием концентрации инициатора в отвердителе или самого отвердителя скорость отверждения удавалось сильно изменять.
ü Добавление стирола к шпатлёвке в разных концентрациях приводило к улучшению смачивания поверхности УПС но уменьшению твёрдости покрытия.
ü Добавление болше чем 2% - ов диметиланилина окрашивало шпат в жёлтый цвет в то время как, смола ПН – 1 не влияла на цвет.
ü Попытка добавить раствор УПС к шпатлёвке чтобы изменить её цвет приводила к расслаиванию композиции и слоевому отверждению.
ü Цвет шпатлёвки не удаётся выравнять органическими красителями.
Состав 2
Первый этап получения шпатлёвки: добавляем наполнитель получения шпатлёвки: добавляем наполнитель, тиксотропную добавку полиэфирную смолу и ускоритель, тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве наполнителя используется ZnO2, тиксотропная добавка – кизельгур, ускоритель – нафтэнат кобальта, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель перекись метилэтил кетона.
К шпатлёвке добавляют отвердитель, перемешивают смесь, с помощью шпателя намазывают на образцы царапин на УПС.
Через 70 минут образцы затвердевают.
Рецептура клея – шпатлевки представлена в таблице 2.4.
Таблица 2.4 Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Состав шпатлевки, %. | |||||
| Компонент 1 | Шпатлёвка 99% | Шпатлёвка 98% | ||||
| ZnO2 | 30% | 40% | 50% | 30% | 40% | 50% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 63% | 53% | 43% | 63% | 53% | 43% |
| Кизельгур | 5% | 5% | 5% | 5% | 5% | 5% |
| 0.3% раствор нафтэната кобальта | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% |
| Компонент 2 | Отвердитель 1% | Отвердитель 2% | ||||
| Метил этил кетона перекись | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% |
Было визуально обнаружено, что образцы слоя шпатлёвки обладают малой усадкой, достаточно хорошей адгезией, хорошей твёрдостью, низкой склонностью к растрескиванию.
Так как изначально для шпатлёвки брались компоненты цветом отличные от изделий из ПС, были проведены эксперименты по добавлению органических красителей с целью выравнивания оттенков. Из визуальных наблюдений можно сделать вывод, что удалось получить хорошее окрашивание. Шпатлёвка подаётся окраске.
Были определены следующие закономерности:
ü С увеличением концентрации отвердителя скорость отверждения удавалось сильно увеличивать.
ü Добавление стирола к шпатлёвке в разных концентрациях приводило к улучшению смачивания поверхности УПС но уменьшению твёрдости покрытия.
ü Попытка добавить раствор УПС к шпатлёвке чтобы изменить её цвет приводила к расслаиванию композиции и слоевому отверждению.
ü Варьировать твёрдость и способность композиции к отверждению имеет смысл изменяя концентрацию окиси цинка.
ü Шпатлёвка подаётся окраске органическими красителями.
ü Скорость отверждения сильно снижается при наличии в полиэфире или ZnO2 влаги
Состав 3
Приготовим для анализа три композиции составом указанным в таблице 2.5
Первый этап получения шпатлёвки: растворяем в стироле стружку из УПС, добавляем к раствору полиэфирную смолу, ускоритель, кизельгур, окись цинка тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве ускорителя – нафтэнат кобальта, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель перекись метилэтил кетона.
К шпатлёвке добавляют отвердитель, перемешивают смесь, с помощью шпателя намазывают на образцы царапин на УПС.
Через 70 минут образцы затвердевают.
Рецептура клея – шпатлевки представлена в таблице 2.5.
Таблица 2.4 Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Состав шпатлевки, %. | ||
| Компонент 1 | Шпатлёвка 99% | ||
| ZnO2 | 0% | 10% | 20% |
| Раствор УПС/стирол – 3/1 | 44% | 34% | 24% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 50% | 50% | 50% |
| Кизельгур | 5% | 5% | 5% |
| 0.3% раствор нафтэната кобальта | 1% | 1% | 1% |
| Компонент 2 | Отвердитель 1% | ||
| Метил этил кетона перекись | 100% | 100% | 100% |
Были сделаны следующие наблюдения:
ü Шпатлёвка с течением времени расслаивалась на две фазы: раствор полиэфира в стироле и раствор УПС в стироле.
ü Окись цинка отбеливает композицию, придавая слоям её матовость, хотя лист УПС голубоватый со слабо заметным глянцем на поверхности.
ü При малой концентрации ZnO2 цвет шпат имеет такой же как и полиэфирная смола (розовый), следовательно, приготовить композицию на основе данных ингредиентов не удастся
Состав 4
Приготовим для анализа композиции составом указанным в таблице 2.6.
Первый этап получения шпатлёвки: растворяем парафин в полиэфирной смоле, добавляем ускоритель, кизельгур, окись цинка тщательно перемешиваем кашицу в стакане. В качестве ускорителя – нафтэнат кобальта, полиэфирная смола – ПН – 1.
Отвердитель перекись метилэтил кетона.
К шпатлёвке добавляют отвердитель, перемешивают смесь, с помощью шпателя намазывают на образцы царапин на УПС.
Через 70 минут образцы затвердевают.
Рецептура клея – шпатлевки представлена в таблице 2.6.
Таблица 2.4 Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Состав шпатлевки, %. | |||||
| Компонент 1 | Шпатлёвка 99% | |||||
| ZnO2 | 25% | 15% | 5% | 25% | 15% | 5% |
| Белый парафин | 20% | 30% | 40% | 30% | 40% | 50% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 50% | 50% | 50% | 40% | 40% | 40% |
| Кизельгур | 4% | 4% | 4% | 4% | 4% | 4% |
| 0.3% раствор нафтэната кобальта | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% | 1% |
| Компонент 2 | Отвердитель 1% | |||||
| Метил этил кетона перекись | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% | 100% |
Было визуально обнаружено, что образцы слоя шпатлёвки обладают малой усадкой, достаточно хорошей адгезией, хорошей твёрдостью, низкой склонностью к растрескиванию.
Так как изначально для шпатлёвки брались компоненты цветом отличные от изделий из УПС, были проведены эксперименты по добавлению органических красителей с целью выравнивания оттенков. Из визуальных наблюдений можно сделать вывод, что удалось получить хорошее окрашивание. Шпатлёвка подаётся окраске.
Были определены следующие закономерности:
ü С увеличением концентрации отвердителя скорость отверждения удавалось сильно увеличивать.
ü Варьировать твёрдость и способность композиции к отверждению имеет смысл, изменяя концентрацию парафина
ü Шпатлёвка подаётся окраске органическими красителями.
ü Парафин придал шпатлёвке оптические качества листа УПС.
ü Парафин снижает твёрдость отверженного полиэфира
ü Парафин ограничено растворяется в смоле ПН-1.
ü Композиции, имеющие большое содержание парафина с трудом намазываются на поверхность листа.
ü Для придания цвета в шпат можно добавлять органические красители
Приблизительный химический состав шпатлёвки для листа из УПС приведен в заключении.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате исследований был опредёлён оптимальный химический состав композиции для шпаклевания листа из ударопрочного полистирола и АВС. Рекомендуемые соотношения реагентов приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1
Рецептура клея – шпатлевки на основе ПН – 1
| Ингредиент | Содержание %. |
| Шпатлёвка 99% | |
| ZnO2 | 10% |
| Белый парафин | 40% |
| Полиэфирная смола ПН 1 | 45% |
| Раствор нафтэната кобальта 0.3% | 1% |
| Кизельгур | 4.9% |
| Краситель | 0.1% |
| Отвердитель 1% | |
| Перекись метилэтилкетона | 100% |
Если требуется увеличить скорость отверждения рекомендуется увеличить количество добавляемого отвердителя в два раза. При низкой вязкости шпата допустимо увеличение концентрации ZnO2 . Для снижения твёрдости рекомендовано увеличить концентрацию парафина.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977, с. 238-261
2. «Технология пластических масс»:Под редакцией академика В.В. Коршака.-Москва:Химия, 1985-559с.
3. Коршак В. В. Разнозвенность полимеров. М., Наука, 1977. 301 с.
4. Бёниг Г. В.Ненасыщенные полиэфиры. Пер. с англ./Под ред. Л. Г. Седова. М., Химия, 1968. 254 с
5. Коршак В. В. Термостойкие полимеры. М., Наука, 1969. 416 с