Résines polyester insaturées : caractéristiques et portée. Les résines polyester : qu'est-ce que c'est ? Application, caractéristiques de la technologie de production

Les résines polyester saturées peuvent avoir différentes compositions, de poids moléculaires élevés ou faibles, linéaires ou ramifiées, solides ou liquides, élastiques ou rigides, amorphes ou cristallines. Cette variabilité, combinée à une bonne résistance à la lumière, à l’humidité, à la température, à l’oxygène et à de nombreuses autres substances, explique pourquoi les résines polyester saturées jouent un rôle important en tant qu’agent filmogène pour les revêtements. De plus, les résines polyester saturées sont utilisées dans diverses industries, telles que la production de fibre de verre, de produits en plastique, de polyuréthanes, de pierre artificielle, etc.

Propriétés et caractéristiques techniques du NPS
Les résines polyester synthétiques sont des polymères synthétiques. Historiquement, ils tirent leur nom du fait que les polymères initialement synthétisés avaient une structure et des propriétés similaires aux résines naturelles, telles que la gomme-laque, la colophane, etc. Les substances collectivement appelées « résines » ont une structure amorphe et sont constituées de molécules apparentées de taille inégale et structures différentes (homologues et isomères). Les résines sont de bons diélectriques. Ils se caractérisent généralement par l'absence d'un certain point de fusion (transition progressive du solide au liquide), la non-volatilité, la solubilité dans les solvants organiques, l'insolubilité dans l'eau et la capacité à former des films lors de l'évaporation du solvant.
L'étude des polyesters saturés a commencé en 1901 avec la préparation de la « résine glyptale », composée de glycérine et d'anhydride phtalique. La production industrielle de ces résines alkydes a débuté dans les années 1920. aux États-Unis. Le développement ultérieur de la production de résines polyester saturées pour peintures et autres usages dépend dans une large mesure de l'étude de nouveaux types de matières premières.
Les résines polyester saturées sont aussi parfois appelées alkydes sans huile car elles contiennent la plupart des composants utilisés dans les résines alkydes traditionnelles, à l'exception des radicaux acides gras.
La structure des NPS utilisés dans la production de peintures et vernis peut être ramifiée ou non (linéaire). La structure de résine préférée dans ce cas est amorphe (pour obtenir une meilleure capacité de dissolution).
Considérons les principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées dans la production de peintures et vernis.

Masse moléculaire. Les copolymères de poids moléculaire élevé (10 000 à 30 000) ont généralement une structure linéaire. Ils sont formés d'acides téréphtalique et isophtalique, d'acides dicarboxyliques aliphatiques et de divers diols. Une bonne solubilité dans les solvants courants est obtenue en sélectionnant la formulation de peinture appropriée. Dans certains cas (vernis pour films, encres d'imprimerie, etc.), des polyesters à poids moléculaire élevé sont utilisés comme substances filmogènes qui sèchent physiquement. Cependant, les propriétés optimales des films de peinture ne sont obtenues que lorsqu'ils sont modifiés avec des résines structurantes. Des polyesters cristallins spéciaux à poids moléculaire élevé sont broyés et utilisés comme peintures en poudre, qui sont récemment de plus en plus utilisées non seulement dans la peinture de produits finis, mais également dans le revêtement de laminés et de tôles.
Pour les peintures et vernis conventionnels, des polyesters avec Mr 1500-4000 sont utilisés. Les polyesters linéaires de faible poids moléculaire peuvent avoir des poids moléculaires allant jusqu'à 7 000 ; les polyesters ramifiés ont un poids moléculaire allant jusqu'à 5 000. De telles résines ne conviennent pas à la production de peintures séchées physiquement. Ils doivent être considérés comme des prépolymères pour les systèmes de réaction avec des résines structurantes. Les classes et applications des prépolymères sont présentées dans le tableau.

Classification des résines polyester saturées utilisées pour la production de peintures et vernis

Structure	Classe	Moyenne Mr	Formant une structure substance	Application
	Linéaire, poids moléculaire élevé	10000-30000	Résines de mélamine, benzoguanamine	Revêtement de bobines/canettes conteneurs, emballages flexibles)
	Linéaire, faible poids moléculaire	1000-7000	Mélamine, résines polyisocyanates bloquées	Revêtement de bobines/canettes (revêtements pour métaux laminés/conteneurs, emballages flexibles)peintures automobiles et industrielles
	Ramifié, de faible poids moléculaire, hydroxyfonctionnel	1000-5000	Mélamine bloquée/résines polyisocyanates libres	Peintures automobiles/industrielles, peintures en poudre
	Ramifié, de faible poids moléculaire, à fonction carboxy	1000-5000	Isocyanate de triglycidyle,résines époxy, mélamine	Revêtements en poudre, peintures hydrosolubles
	Faible poids moléculaire, contient des groupes acrylate	1000-5000	Durcissement par faisceau électrique et UV	Revêtements papier/plastique, encres d'imprimerie

Source : Encyclopédie Ullmann de chimie industrielle, sixième édition, 2002

Température de transition vitreuse. La température de transition vitreuse Tg des résines polyester peut être modifiée en sélectionnant des matières premières aliphatiques appropriées. La Tg des copolyesters aromatiques non plastifiés est d'environ 70°C, et celle des copolyesters formés à partir de glycols cycloaliphatiques dépasse 100°C. Les polyesters aliphatiques avec de longues chaînes méthylène entre les groupes ester ont une Tg inférieure à -100°C. Pour le procédé de coil-coating, il est préférable d'utiliser des résines ayant une température de transition d'un état très élastique à un état vitreux supérieure à 45°C. Une résine avec une température de transition supérieure à 45°C a une structure désordonnée (amorphe) et est soluble dans un grand nombre de solvants organiques.

Solubilité, cristallinité et compatibilité. La solubilité du polyester est largement déterminée par la nature et le rapport quantitatif de ses monomères constitutifs. Les polyesters à structure ordonnée sont cristallins. Des exemples de polyesters hautement cristallisés sont le téréphtalate de polyéthylène glycol et le téréphtalate de polybutylène. Bien que les copolymères moyennement ou fortement cristallisés soient insolubles dans les solvants, ils peuvent être utilisés dans les peintures en poudre. Les copolymères faiblement cristallisés se dissolvent par exemple dans les cétones et sont principalement utilisés pour obtenir des adhésifs multicouches.
Un faible poids moléculaire et une faible Tg affectent favorablement la compatibilité des résines polyester avec d'autres substances filmogènes (acryliques, époxy, résines aminées, esters de cellulose). Tous les PNJ ne sont pas compatibles entre eux. Par exemple, les polyesters obtenus à partir de l'acide phtalique ne sont pas toujours compatibles avec d'autres NPS.
Le tableau résume les principales caractéristiques des NPS et évalue leurs avantages et inconvénients en tant que matières premières pour la production de revêtements pour métaux laminés.

Principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées pour la production de revêtements pour métaux en bobines (revêtement en bobine/canette)

Formule chimique générale
Propriétés	Masse moléculaire	1000-25000
	Température de transition vitreuse	-70°С ÷110°С
	État solide	amorphe ou cristallin(T pl 100-250°C)
	Structure	linéaire ou ramifié
	Groupes de réaction	OH/COOH
	Solubilité sous formes amorphes	esters, hydrocarbures aromatiques, cétones
Avantages	Grande variété de compositionsBon équilibre entre résistance et élasticitéBonne adhérence au métal (la plus élevée pour les NPS linéaires à haut poids moléculaire)Bonne résistance aux intempéries
Défauts	L'épaisseur du film est limitée à environ 30 µmDans certaines Dans les cas où il n'est pas possible d'atteindre le degré de réticulation requis dans le revêtement final

Source : Degussa. Résine de base pour prélaquage

Les caractéristiques techniques des résines fabriquées (spécifications) doivent inclure des paramètres de base tels que la viscosité, l'indice d'acide, l'indice d'hydroxyle, la teneur en matières solides, la couleur (selon l'échelle de couleurs Gardner), les solvants. Des paramètres supplémentaires indiqués dans la spécification peuvent être la densité du produit, la température d'inflammation, la température de transition vitreuse, le poids moléculaire et la teneur en substances non volatiles. Les caractéristiques de performance et les domaines d'application du produit sont également indiqués. La spécification fournit les méthodes/normes de test par lesquelles les indicateurs ont été déterminés.
Selon la destination des résines polyester, le coefficient d'acidité peut être de 0 à 100 mg KOH/g, l'indice d'hydroxyde - de 0 à 150 mg KOH/g.
Les caractéristiques techniques approximatives des pompes à huile produites pour le coil-coating peuvent être présentées comme suit :

Caractéristiques techniques du NPS

Indice	Signification*	Unité changement
Viscosité, 23 ºC	1-8	Passer
Échelle de couleurs Gardner	0-3	-
Contenu télé en va	39-71	%
Indice d'acide, 100 %	0-12	mg KOH/g
Indice d'hydroxyle	0-120	mg KOH/g
Densité, 23 ºC	1040-1075	kg/m3
Point d'éclair	22-70 ans et plus	°C
Température de transition vitreuse	8-70	°C

* La fourchette de valeursest donnée pour les résines les plus connues de production européenne et chinoise. Le cahier des charges de chaque résine indique la plage de valeurs correspondant à ses caractéristiques (3,5-4,5 Pa.s, 100-120 mg KOH/g, etc.)

En fonction des caractéristiques technologiques de la ligne de peinture des métaux, ainsi que des propriétés du produit final que l'on envisage d'obtenir, des résines sont sélectionnées, sur la base desquelles les matériaux de peinture correspondants sont produits. En particulier, la température de durcissement, la compatibilité avec d'autres composants des matériaux de peinture et la résistance aux influences sous lesquelles le produit métallique laminé peint est prévu d'être utilisé sont prises en compte.
Les caractéristiques de la résine déterminent également le type de matériau de peinture qui en sera obtenu. Il peut s'agir d'apprêts, d'émaux, de peintures destinés aux différentes étapes de revêtement du métal enroulé (voir le chapitre sur la description du procédé de coil-coating).

Structuration du NPS
Les NPS utilisés dans la production de peintures et vernis doivent, dans la plupart des cas, être structurés par mélange avec des résines structurantes aminées, mélamine, benzoguanamine ou époxy. Pour cette raison, les formulations de résine peuvent inclure les composés chimiques suivants qui réticulent les polymères linéaires : groupes amino, groupes isocyanate et groupes époxy. Le choix du groupe dépend de l'utilisation finale des résines.
La formation d'une structure est également possible à l'aide d'un catalyseur. Si la formation d'une structure à température ambiante est nécessaire, des résines polyisocyanates sont utilisées comme agent de réticulation.
Les résines aminés modifiées par le formaldéhyde (résines de mélamine, de benzoguanamine et de polyurée) sont les résines les plus importantes utilisées pour le durcissement thermique des résines polyester contenant un groupe fonctionnel hydroxyle. Dans l'industrie nationale, les matériaux à base de résines aminées et polyester sont appelés résines oligo-amino-formaldéhyde. Le rapport polyester/résine aminée est généralement compris entre 95:5 et 60:40 (100 % polyester).
Des exemples de composés contenant des groupes époxy sont les résines époxy de diphénylolpropane A (par exemple Epikote 828™, Epikote 1001™ et Epikote 1004™, fabriquées par Shell), les composés époxy de diphénylolpropane A hydrogénés, les composés époxy aliphatiques, les alkydes époxydés, les huiles époxydées (par exemple l'huile de lin époxydée). ou huile de soja), des borates époxydés et de l'isocyanurate de triglycidyle. Le rapport carboxyle:époxyde est généralement compris entre 0,85:1 et 1:0,85. Les revêtements en poudre durcissent généralement à chaud des résines polyester à fonctionnalité carboxy avec des résines époxy (ces mélanges sont appelés résines hybrides).
Exemples de composés réticulant des polyesters linéaires contenant des groupes isocyanate - diisocyanate d'hexaméthylène ((HDI), diisocyanate de toluène (TDI), diisocyanate d'isophorone (IPDI), diisocyanate de tétraméthylxylène (TMXDI), isocyanate de 3,4 isocyanate de méthyl-1méthyl-cyclohexyle (IMCI) , leurs dimères et trimmers. La combinaison de résines polyester et polyisocyanate produit des peintures polyuréthanes à deux composants.
Des catalyseurs (tels que le chlorure de benzylthiméthylammonium ou le 2-méthylimidazole) sont utilisés pour accélérer la réaction de durcissement thermique. Les catalyseurs pour le durcissement de la résine polyester sont des acides forts tels que l'acide sulfonique, le phosphate de mono- et de dialkyle, le phosphate de butyle et le maléate de butyle.
La teneur en catalyseur est généralement de 0,1 à 5 % (selon la résine).

Exemples d'agents de réticulation utilisés dans la production de coilcoatings

Résines mélamine
Résines polyisocyanates bloquées
Époxys

- résines polyester à usage général obtenu par estérification du propylène glycol avec un mélange d'anhydrides phtalique et maléique. Le rapport des anhydrides phtalique et maléique peut varier de 2:1 à 1:2. La résine polyester alkyde obtenue est mélangée avec du styrène dans un rapport de 2:1. Ce type de résine a un large éventail d'applications : elles sont utilisées pour fabriquer des palettes, des bateaux, des pièces de barres de douche, des piscines et des réservoirs d'eau.

- résines polyester élastiques Au lieu de l'anhydride phtalique, des acides dibasiques linéaires (adipique ou sébacique) sont utilisés. Une résine polyester insaturée plus élastique et douce est formée. L'utilisation de diéthylène ou de dipropylène glycols à la place du propylène glycol confère également de l'élasticité aux résines. L'ajout de telles résines polyester aux résines rigides à usage général réduit leur fragilité et les rend plus faciles à traiter. Cet effet est utilisé dans la production de boutons en polyester coulé. Ces résines sont souvent utilisées pour le moulage décoratif dans l'industrie du meuble et dans la fabrication de cadres. Pour ce faire, des charges cellulosiques (par exemple des coques d'arachides) sont introduites dans des résines élastiques et coulées dans des moules en caoutchouc silicone. Une reproduction fine des sculptures sur bois peut être obtenue en utilisant des moules en caoutchouc de silicone moulés directement à partir des sculptures originales.

- résines polyester élastiques occupent une position intermédiaire entre les résines rigides à usage général et les résines élastiques. Ils sont utilisés pour fabriquer des produits résistants aux chocs tels que des ballons de jeu, des casques de sécurité, des clôtures, des pièces d'automobiles et d'avions. Pour obtenir de telles résines, l'acide isophtalique est utilisé à la place de l'anhydride phtalique. Le processus se déroule en plusieurs étapes. Premièrement, la réaction de l’acide isophtalique avec le glycol produit une résine polyester à faible indice d’acide. Ensuite, de l'anhydride maléique est ajouté et l'estérification se poursuit. En conséquence, des chaînes de polyester sont obtenues avec un arrangement prédominant de fragments insaturés aux extrémités des molécules ou entre des blocs constitués de polymère glycol-isophtalique.

- résines polyester à faible retrait Lors du moulage de polyester renforcé de fibres de verre, la différence de retrait entre la résine et la fibre de verre entraîne des piqûres à la surface du produit. L'utilisation de résines polyester à faible retrait réduit cet effet et les produits coulés obtenus ne nécessitent pas de ponçage supplémentaire avant peinture, ce qui constitue un avantage dans la fabrication de pièces automobiles et d'appareils électroménagers. Les résines polyester à faible retrait comprennent des composants thermoplastiques (polystyrène ou polyméthacrylate de méthyle) qui ne sont que partiellement dissous dans la composition d'origine. Pendant le durcissement, accompagné d'un changement de l'état de phase du système, des microvides se forment, compensant le retrait habituel de la résine polymère.

- résines polyester résistantes aux intempéries, ne doit pas jaunir lorsqu'il est exposé au soleil, c'est pourquoi des absorbeurs de rayonnement ultraviolet sont ajoutés à sa composition. Le styrène peut être remplacé par le méthacrylate de méthyle, mais seulement partiellement, car le méthacrylate de méthyle n'interagit pas bien avec les doubles liaisons de l'acide fumarique, qui fait partie de la résine polyester. Ce type de résine est utilisé dans la fabrication de revêtements, de panneaux extérieurs et de toitures-lanternes.

- résines polyester résistantes aux produits chimiques les groupes ester sont facilement hydrolysés par les alcalis, de sorte que l'instabilité des résines polyester aux alcalis constitue leur inconvénient fondamental. Une augmentation du squelette carboné du glycol d'origine entraîne une diminution de la proportion de liaisons éther dans la résine. Ainsi, les résines contenant du « bisglycol » (produit de la réaction du bisphénol A avec l'oxyde de propylène) ou du bisphénol hydrogéné ont un nombre de liaisons ester nettement inférieur à celui de la résine à usage général correspondante. Ces résines sont utilisées dans la production de pièces d'équipements chimiques - hottes ou armoires d'aspiration, corps et réservoirs de réacteurs chimiques, ainsi que pipelines.

- résines polyester ignifuges Une augmentation de la résistance de la résine à l'inflammation et à la combustion est obtenue en utilisant des acides dibasiques halogénés, tels que les acides tétrafluorophtalique, tétrabromophtalique et chlorendique, à la place de l'anhydride phtalique. Une augmentation supplémentaire de la résistance au feu est obtenue en introduisant divers inhibiteurs de combustion dans la résine, tels que des esters d'acide phosphorique et d'oxyde d'antimoine. Les résines polyester ignifuges sont utilisées dans la fabrication de hottes aspirantes, de composants électriques, de panneaux structurels et de coques de certains types de navires militaires.

- résines à usage spécial. Par exemple, l’utilisation d’isocyanurate de triallyle à la place du styrène améliore considérablement la résistance thermique des résines. Les résines spéciales peuvent être durcies par rayonnement UV en ajoutant des agents photosensibles tels que le benjoin ou ses éthers.

Résines époxydes - des oligomères contenant des groupements époxy et capables de former des polymères réticulés sous l'action de durcisseurs. Les résines époxy les plus courantes sont des produits de polycondensation de l'épichlorhydrine avec des phénols, le plus souvent avec du bisphénol A.

n peut atteindre 25, mais le plus souvent on trouve des résines époxy avec un nombre de groupes époxy inférieur à 10. Plus le degré de polymérisation est élevé, plus la résine est épaisse. Plus le chiffre indiqué sur la résine est bas, plus la résine contient de groupes époxy.

Caractéristiques des polymères époxy :

ü la possibilité de les obtenir à l'état liquide et solide,

ü absence de substances volatiles lors du durcissement,

ü capacité de durcissement dans une large plage de températures,

ü léger retrait,

ü non toxique à l'état durci,

ü valeurs élevées de force d'adhérence et de cohésion,

ü résistance chimique.

La résine époxy a été produite pour la première fois par le chimiste français Castan en 1936. La résine époxy est obtenue par polycondensation de l'épichlorhydrine avec divers composés organiques : du phénol aux huiles alimentaires (époxydation). Des qualités précieuses de résines époxy sont obtenues par l'oxydation catalytique de composés insaturés.

Pour utiliser la résine, vous avez besoin d'un durcisseur. Le durcisseur peut être une amine ou un anhydride polyfonctionnel, parfois un acide. Des catalyseurs de durcissement sont également utilisés. Après mélange avec un durcisseur, la résine époxy peut être durcie – transformée en un état solide, infusible et insoluble. Il existe deux types de durcisseurs : la polymérisation à froid et la polymérisation à chaud. S'il s'agit de polyéthylène polyamine (PEPA), la résine durcira en une journée à température ambiante. Les durcisseurs anhydrides nécessitent 10 heures de temps et un chauffage à 180°C dans une chambre chauffante.

La réaction de durcissement ES est exothermique. La vitesse à laquelle la résine durcit dépend de la température du mélange. Plus la température est élevée, plus la réaction est rapide. Sa vitesse double lorsque la température augmente de 10°C et vice versa. Toutes les possibilités d'influencer la vitesse de durcissement se résument à cette règle de base. Outre la température, le temps de polymérisation dépend également du rapport surface/masse de la résine. Par exemple, si 100 g d'un mélange de résine et de durcisseur se transforment en 15 minutes à l'état solide à une température initiale de 25°C, alors ces 100 g, répartis uniformément sur une surface de 1 m2, polymérisent en plus de deux heures.

Pour que la résine époxy ainsi que le durcisseur à l'état durci soient plus plastiques et ne se cassent pas (fissure), il est nécessaire d'ajouter des plastifiants. Comme les durcisseurs, ils sont différents, mais tous visent à conférer à la résine des propriétés plastiques. Le plastifiant le plus couramment utilisé est le phtalate de dibutyle.

Tableau - Quelques propriétés des résines époxy diane non modifiées et non chargées.

Nom de la caractéristique	Signification
Densité à 20 °C, g/cm 3	1,16÷1,25
Température de transition vitreuse, °C	60÷180
Conductivité thermique, W/(m×K)	0,17÷0,19
Capacité thermique spécifique, kJ/(kg K)	0,8÷1,2
Coefficient de température de dilatation linéaire, °C -1	(45÷65) 10 -6
Résistance à la chaleur selon Martens, °C	55÷170
Absorption d'eau sur 24 heures, %	0,01÷0,1
Résistance à la traction, MN/m2	40÷90
Module d'élasticité (sous contrainte à court terme), GN/m 2	2,5÷3,5
Résistance aux chocs, kJ/m 2	5÷25
Extension relative, %	0,5÷6
Constante diélectrique à 20°C et 1 MHz	3,5÷5
Résistance électrique volumétrique spécifique à 20°C, Ohm cm	10 14÷10 16
Tangente de perte diélectrique à 20°C et 1 MHz	0,01÷0,03
Rigidité électrique à 20°C, MV/m	15÷35
Perméabilité à l'humidité, kg/(cm sec n/m 2)	2,1 10 -16
Coeff. diffusion d'eau, cm 2 / h	10 -5 ÷10 -6

Résines époxydiques de qualités ED-22, ED-20, ED-16, ED-10 et ED-8, utilisées dans les industries électriques, radioélectroniques, aéronautiques, navales et mécaniques, dans la construction en tant que composant de masses de coulée et d'imprégnation, d'adhésifs, de produits d'étanchéité, de liants pour plastiques renforcés. Les solutions de résines époxy des marques ED-20, ED-16, E-40 et E-40R dans divers solvants sont utilisées pour la production d'émaux, de vernis, de mastics et comme produit semi-fini pour la production d'autres résines époxy. , compositions d'empotage et adhésifs.

Résines époxy modifiées avec des plastifiants - les résines des marques K-153, K-115, K-168, K-176, K-201, K-293, UP-5-132 et KDZh-5-20 sont utilisées pour l'imprégnation, coulée, enveloppe et scellement de pièces et comme adhésifs, compositions de coulée isolantes électriques, revêtements isolants et protecteurs, liants pour fibre de verre. La composition de la marque K-02T est utilisée pour l'imprégnation de produits de bobinage multicouches dans le but de leur cimentation, augmentant la résistance à l'humidité et les propriétés d'isolation électrique.

Les résines époxy modifiées de la marque EPOFOM sont utilisées dans diverses installations industrielles et civiles comme revêtements anticorrosion pour protéger les structures de bâtiments en métal et en béton et les équipements capacitifs des effets d'environnements chimiquement agressifs (en particulier les acides, les alcalis, les produits pétroliers, les déchets industriels et d'égouts). ), précipitations et humidité élevée . Ces résines sont également utilisées pour l'imperméabilisation et les revêtements monolithiques autonivelants des sols en béton, l'apprêt et l'application d'une couche de finition. À base de résine de marque EPOFOM, on obtient des compositions de moulage et d'imprégnation à haute teneur en tissus et charges de renforcement, en matériaux composites et en revêtements résistants à l'usure. EPOFOM est utilisé comme composant d'imprégnation du matériau des tuyaux pour la réparation et la restauration des canalisations des réseaux d'égouts, des réseaux sous pression d'alimentation en eau froide et chaude sans les démonter ni retirer les canalisations du sol (méthode sans tranchée).

Les compositions de la marque EZP sont utilisées pour revêtir les récipients de stockage de vin, de lait et autres produits alimentaires liquides, ainsi que divers types de combustibles liquides (essence, kérosène, fioul, etc.).

Résines phénol-formaldéhyde. En 1909, Baekeland rapporta le matériau qu'il avait obtenu, qu'il appela Bakélite. Cette résine phénol-formaldéhyde a été le premier plastique synthétique thermodurci qui ne se ramollissait pas à haute température. En effectuant la réaction de condensation du formaldéhyde et du phénol, il obtient un polymère pour lequel il ne trouve pas de solvant.

Les résines phénol-formaldéhyde sont des produits de polycondensation de phénols ou de ses homologues (crésols, xylénols) avec le formaldéhyde. Selon le rapport des réactifs et la nature du catalyseur, des résines thermoplastiques (novolac) ou thermodurcissables (résol) se forment. Les résines novolaques sont principalement des oligomères linéaires, dans les molécules dont les noyaux phénoliques sont reliés par des ponts méthylène et ne contiennent presque pas de groupes méthylol (-CH 2 OH).

Les résines résol sont un mélange d'oligomères linéaires et ramifiés contenant un grand nombre de groupes méthylol, capables de transformations ultérieures.

Caractéristiques du FFS :

ü par nature - substances solides et visqueuses fournies à la production sous forme de poudre ;

ü à utiliser comme matrice, fondre ou dissoudre dans un solvant alcoolique ;

ü Le mécanisme de durcissement des résines résol comprend 3 étapes. Au stade A, la résine (résol) a des propriétés physiques similaires aux novolaques, car se dissout et fond, au stade B la résine (résitol) est capable de ramollir lorsqu'elle est chauffée et de gonfler dans les solvants, au stade C la résine (résitol) ne fond ni ne se dissout ;

ü pour durcir les résines novolaques, un durcisseur est nécessaire (généralement de la méthénamine est administrée, 6 à 14 % en poids de la résine) ;

ü sont faciles à modifier et à modifier eux-mêmes.

La résine phénolique a d’abord été utilisée comme isolant de haute qualité, facile à mouler, protégeant contre les températures élevées et les courants électriques, puis est devenue le matériau principal du style Art déco. Presque le premier produit commercial obtenu par pressage de la bakélite était les extrémités du cadre d'une bobine haute tension. La résine phénol-formaldéhyde (FFR) est produite par l'industrie depuis 1912. En Russie, la production de résites coulés sous le nom de carbolite était organisé en 1912÷1914.

Les liants phénol-formaldéhyde sont durcis à des températures de 160 à 200°C en utilisant une pression significative de l'ordre de 30 à 40 MPa et plus. Les polymères résultants sont stables lors d'un chauffage prolongé jusqu'à 200°C et, pendant une durée limitée, sont capables de résister aux effets de températures plus élevées pendant plusieurs jours à des températures de 200 à 250°C, plusieurs heures à 250 à 500°C, plusieurs minutes. à des températures de 500-500°C.1000°C. La décomposition commence à une température d'environ 3000°C.

Les inconvénients des résines phénol-formaldéhyde incluent leur fragilité et leur retrait volumétrique important (15-25 %) lors du durcissement, associés à la libération d'une grande quantité de substances volatiles. Afin d'obtenir un matériau à faible porosité, il est nécessaire d'appliquer des pressions élevées lors du moulage.

Les résines phénol-formaldéhyde des marques SFZh-3027B, SFZh-3027V, SFZh-3027S et SFZh-3027D sont destinées à la fabrication de produits d'isolation thermique à base de laine minérale, de fibre de verre et à d'autres fins. La résine phénol-formaldéhyde de qualité SFZh-3027S est destinée à la production de mousse plastique de qualité FSP.

Sur la base du FPS, une variété de plastiques appelés phénoplastes sont fabriqués. La plupart d'entre eux, en plus du liant (résine), contiennent également d'autres composants (charges, plastifiants, etc.). Ils sont transformés en produits principalement par pressage. Les matériaux de presse peuvent être préparés à base de résines novolaque et résol. En fonction de la charge utilisée et du degré de broyage, tous les matériaux de presse sont divisés en quatre types : poudre (poudres de presse), fibreux, granuleux et en couches.

La désignation des poudres de presse est le plus souvent constituée de la lettre K, désignant le mot composition, du numéro de la résine à partir de laquelle ce matériau de presse est fabriqué et d'un chiffre correspondant au numéro de la charge. Toutes les poudres de presse peuvent être divisées en trois grands groupes selon leur destination :

Poudres pour produits techniques et ménagers (K-15-2, K-18-2, K-19-2, K-20-2, K-118-2, K-15-25, K-17-25, etc. .etc.) sont réalisés à base de résines novolaques. Les produits fabriqués à partir de ceux-ci ne doivent pas être soumis à des charges mécaniques importantes, à des courants haute tension (plus de 10 kV) et à des températures supérieures à 160°C.

Les poudres pour produits isolants électriques (K-21-22, K211-2, K-211-3, K-211-4, K-220-21, K-211-34, K-214-2, etc.) sont fabriqués dans la plupart des cas à base de résines résols. Les produits peuvent résister à des tensions de courant allant jusqu'à 20 kV à des températures allant jusqu'à 200°C.

Les poudres pour produits spéciaux ont une résistance accrue à l'eau et à la chaleur (K-18-42, K-18-53, K-214-42, etc.), une résistance chimique accrue (K-17-23. K-17- 36 , K-17-81, K-18-81, etc.), résistance aux chocs accrue (FKP-1, FKPM-10, etc.), etc.

Les matériaux de presse fibreux sont préparés à base de résines résol et de charge fibreuse dont l'utilisation permet d'augmenter certaines propriétés mécaniques des plastiques, principalement la résistance spécifique aux chocs.

Les fibres sont des matériaux de presse à base de charge - cellulose de coton. Actuellement, trois types de fibre de verre sont produits : la fibre de verre, la fibre de verre à haute résistance et le câble en fibre de verre. À base d'amiante et de résine résol, des matériaux de presse des qualités K-6, K-6-B (destinés à la fabrication de collecteurs) et K-F-3, K-F-Z-M (pour plaquettes de frein) sont produits. Les matériaux de presse contenant de la fibre de verre sont appelés fibre de verre. Il a une résistance mécanique, une résistance à l'eau et à la chaleur plus élevées que les autres matériaux de presse fibreux.

Les matériaux de presse en forme de miettes sont fabriqués à partir de résine de résol et de morceaux (miettes) de divers tissus, papier et placage de bois. Ils ont une résistance aux chocs spécifique accrue.

Les matériaux de presse en couches sont produits sous forme de grandes feuilles, plaques, tuyaux, tiges et produits façonnés. Selon le type de charge (base), les plastiques laminés en feuilles sont produits dans les types suivants : textolite - sur tissu en coton, fibre de verre - sur tissu de verre, textolite en amiante - sur tissu en amiante, getinax - sur papier, plastiques laminés en bois - sur Vernis à bois.

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Chapitre 1. Résines polyester saturées : propriétés et applications

Propriétés et caractéristiques techniques du NPS

Les résines polyester synthétiques sont des polymères synthétiques. Historiquement, ils tirent leur nom du fait que les polymères initialement synthétisés avaient une structure et des propriétés similaires aux résines naturelles, telles que la gomme-laque, la colophane, etc. Les substances collectivement appelées « résines » ont une structure amorphe et sont constituées de molécules apparentées de taille inégale et structures différentes (homologues et isomères). Les résines sont de bons diélectriques. Ils se caractérisent généralement par l'absence d'un certain point de fusion (transition progressive du solide au liquide), la non-volatilité, la solubilité dans les solvants organiques, l'insolubilité dans l'eau et la capacité à former des films lors de l'évaporation du solvant.

L'étude des polyesters saturés a commencé en 1901 avec la préparation de la « résine glyptale », composée de glycérine et d'anhydride phtalique. La production industrielle de ces résines alkydes a débuté dans les années 1920. aux États-Unis. Le développement ultérieur de la production de résines polyester saturées pour peintures et autres usages dépend dans une large mesure de l'étude de nouveaux types de matières premières.

Les résines polyester saturées sont aussi parfois appelées alkydes sans huile car elles contiennent la plupart des composants utilisés dans les résines alkydes traditionnelles, à l'exception des radicaux acides gras.

La structure des NPS utilisés dans la production de peintures et vernis peut être ramifiée ou non (linéaire). La structure de résine préférée dans ce cas est amorphe (pour obtenir une meilleure capacité de dissolution).

Considérons les principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées dans la production de peintures et vernis.

Masse moléculaire

Les copolymères de poids moléculaire élevé (10 000 à 30 000) ont généralement une structure linéaire. Ils sont formés d'acides téréphtalique et isophtalique, d'acides dicarboxyliques aliphatiques et de divers diols. Une bonne solubilité dans les solvants courants est obtenue en sélectionnant la formulation de peinture appropriée. Dans certains cas (vernis pour films, encres d'imprimerie, etc.), des polyesters à poids moléculaire élevé sont utilisés comme substances filmogènes qui sèchent physiquement. Cependant, les propriétés optimales des films de peinture ne sont obtenues que lorsqu'ils sont modifiés avec des résines structurantes. Des polyesters cristallins spéciaux à poids moléculaire élevé sont broyés et utilisés comme peintures en poudre, qui sont récemment de plus en plus utilisées non seulement dans la peinture de produits finis, mais également dans le revêtement de laminés et de tôles.

Pour les peintures et vernis conventionnels, des polyesters avec Mr 1500-4000 sont utilisés. Les polyesters linéaires de faible poids moléculaire peuvent avoir des poids moléculaires allant jusqu'à 7 000 ; les polyesters ramifiés ont un poids moléculaire allant jusqu'à 5 000. De telles résines ne conviennent pas à la production de peintures séchées physiquement. Ils doivent être considérés comme des prépolymères pour les systèmes de réaction avec des résines structurantes. Les classes et applications des prépolymères sont présentées dans le tableau.

Températuretransition vitreuse. La température de transition vitreuse Tg des résines polyester peut être modifiée en sélectionnant des matières premières aliphatiques appropriées. La Tg des copolyesters aromatiques non plastifiés est d'environ 70°C, et celle des copolyesters formés à partir de glycols cycloaliphatiques dépasse 100°C. Les polyesters aliphatiques avec de longues chaînes méthylène entre les groupes ester ont une Tg inférieure à -100°C. Pour le procédé de coil-coating, il est préférable d'utiliser des résines ayant une température de transition d'un état très élastique à un état vitreux supérieure à 45°C. Une résine avec une température de transition supérieure à 45°C a une structure désordonnée (amorphe) et est soluble dans un grand nombre de solvants organiques.

Solubilité,cristallinitéEtcompatibilité. La solubilité du polyester est largement déterminée par la nature et le rapport quantitatif de ses monomères constitutifs. Les polyesters à structure ordonnée sont cristallins. Des exemples de polyesters hautement cristallisés sont le téréphtalate de polyéthylène glycol et le téréphtalate de polybutylène. Bien que les copolymères moyennement ou fortement cristallisés soient insolubles dans les solvants, ils peuvent être utilisés dans les peintures en poudre. Les copolymères faiblement cristallisés se dissolvent par exemple dans les cétones et sont principalement utilisés pour obtenir des adhésifs multicouches.

Un faible poids moléculaire et une faible Tg affectent favorablement la compatibilité des résines polyester avec d'autres substances filmogènes (acryliques, époxy, résines aminées, esters de cellulose). Tous les PNJ ne sont pas compatibles entre eux. Par exemple, les polyesters obtenus à partir de l'acide phtalique ne sont pas toujours compatibles avec d'autres NPS.

Le tableau résume les principales caractéristiques des NPS et évalue leurs avantages et inconvénients en tant que matières premières pour la production de revêtements pour métaux laminés.

Principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées pour la production de revêtements pour métaux en bobines (revêtement en bobine/canette)

Selon la destination des résines polyester, le coefficient d'acidité peut être de 0 à 100 mg KOH/g, l'indice d'hydroxyde - de 0 à 150 mg KOH/g.

Les caractéristiques techniques approximatives des pompes à huile produites pour le coil-coating peuvent être présentées comme suit :

Caractéristiques techniques du NPS

* La fourchette de valeursest donnée pour les résines les plus connues de production européenne et chinoise. Le cahier des charges de chaque résine indique la plage de valeurs correspondant à ses caractéristiques (3,5-4,5 Pas, 100-120 mg KOH/g, etc.)

Les caractéristiques de la résine déterminent également le type de matériau de peinture qui en sera obtenu. Il peut s'agir d'apprêts, d'émaux, de peintures destinés aux différentes étapes de revêtement du métal enroulé (voir le chapitre sur la description du procédé de coil-coating).

Structuration du NPS

Les NPS utilisés dans la production de peintures et vernis doivent, dans la plupart des cas, être structurés par mélange avec des résines structurantes aminées, mélamine, benzoguanamine ou époxy. Pour cette raison, les formulations de résine peuvent inclure les composés chimiques suivants qui réticulent les polymères linéaires : groupes amino, groupes isocyanate et groupes époxy. Le choix du groupe dépend de l'utilisation finale des résines.

La formation d'une structure est également possible à l'aide d'un catalyseur. Si la formation d'une structure à température ambiante est nécessaire, des résines polyisocyanates sont utilisées comme agent de réticulation.

Les résines aminés modifiées par le formaldéhyde (résines de mélamine, de benzoguanamine et de polyurée) sont les résines les plus importantes utilisées pour le durcissement thermique des résines polyester contenant un groupe fonctionnel hydroxyle. Dans l'industrie nationale, les matériaux à base de résines aminées et polyester sont appelés résines oligo-amino-formaldéhyde. Le rapport polyester/résine aminée est généralement compris entre 95:5 et 60:40 (100 % polyester).

Des exemples de composés contenant des groupes époxy sont la résine époxy diphénylpropane A (par exemple, Epikote 828™, Epikote 1001™ et Epikote 1004™, fabricant Shell), le diphénylpropane hydrogéné, les alkides époxydés alifacieux, les huiles époxydées (par exemple l'huile de lin époxydée ou l'huile de soja). , borates époxydés et isocyanurate de triglycidyle. Le rapport carboxyle:époxyde est généralement compris entre 0,85:1 et 1:0,85. Les revêtements en poudre durcissent généralement à chaud des résines polyester à fonctionnalité carboxy avec des résines époxy (ces mélanges sont appelés résines hybrides).

Exemples de composés réticulant des polyesters linéaires contenant des groupes isocyanate - diisocyanate d'hexaméthylène ((HDI),

diisocyanate de toluène (TDI), diisocyanate d'isophorone (IPDI), diisocyanate de tétraméthylxylène (TMXDI), isocyanate de 3,4 isocyanate de méthyl-1méthyl-cyclohexyle (IMCI), leurs dimères et trimmers. La combinaison de résines polyester et polyisocyanate produit des peintures polyuréthanes à deux composants.

Des catalyseurs (tels que le chlorure de benzylthiméthylammonium ou le 2-méthylimidazole) sont utilisés pour accélérer la réaction de durcissement thermique. Les catalyseurs pour le durcissement de la résine polyester sont des acides forts tels que l'acide sulfonique, le phosphate de mono- et de dialkyle, le phosphate de butyle et le maléate de butyle.

La teneur en catalyseur est généralement de 0,1 à 5 % (selon la résine).

Chapitre 2. Résines polyester : propriétés, matières premières, production

Les mélanges de ces oligoesters et leurs solutions dans des monomères copolymérisables (styrène, méthacrylate de méthyle, phtalate de diallyle, etc.) sont habituellement également appelés résines polyester. Les oligoesters sont obtenus par polycondensation dans un solvant fondu ou inerte : polymaléates à partir de l'acide maléique HOOCCH = CHCOOH ou son anhydride (parfois en mélange avec un autre acide ou anhydride dicarboxylique) et du glycol ; les oligoesters acrylates d'un acide monocarboxylique insaturé [généralement acrylique CH2=CHCOOH ou méthacrylique CH2=C(CH3)COOH], de glycol et d'acide dicarboxylique. Dans les formules ci-dessus, A et A" sont des résidus divalents qui font respectivement partie des molécules de glycol et d'acide dicarboxylique ; X = -H, - CH3 ou - Cl ; x = 1-5 ; y = 0-5 ; n = 1 -20 Les glycols d'éthylène, de diéthylène, de triéthylène et de 1,2-propylène sont le plus souvent utilisés comme glycols ; parfois (principalement lors de la préparation d'acrylates d'oligoesters) les glycols sont partiellement ou totalement remplacés par du glycérol, du pentaérythritol ou du xylitol. Acide adipique, acide sébacique sont utilisés comme acides dicarboxyliques, phtalique, isophtalique, téréphtalique, tétrachlorophtalique, etc. Oligoesters insaturés - liquides ou solides visqueux avec un point de ramollissement de 30-150°C, poids moléculaire 300-3000, densité 1,1-1,5 g/cm3 (20° C) La plupart des résines polyester sont utilisées comme liants pour les plastiques en fibre de verre. De plus, elles sont largement utilisées pour la préparation de peintures et de vernis, comme composés polymères pour le remplissage de pièces d'équipements radio et électriques, pour l'imprégnation de pièces moulées métalliques poreuses à des fins d'étanchéité. eux, ainsi que pour l'obtention de produits de mercerie, etc. Les résines polyester sont également utilisées comme base de compositions pour sols autonivelants, mastics et adhésifs pour coller les plastiques en fibre de verre entre eux, ainsi qu'avec l'amiante-ciment et les panneaux de fibres, les plastiques en nid d'abeille et autres matériaux.

Matières premières pour la production de polyesters

Les plus utilisés pour la production de polyesters sont les glycols (éthylène glycol, 1,2-propylène glycol, diéthylène glycol, triéthylène glycol), la glycérine, les bisphénols (diphénylolpropane), le pentaérythritol, ainsi que les acides dibasiques (fumarique, téréphtalique, adipique, sébacique) et leurs anhydrides (phtalique, maléique).

L'éthylène glycol est un liquide incolore et peu mobile, pb. 197,6°C, point de fusion. - 12,3°C, densité 1113 kg/m3. L'éthylène glycol est produit industriellement par hydratation de l'oxyde d'éthylène en présence d'acide sulfurique ou saponification du 1,2-dichloroéthane. Le propylène glycol est un liquide visqueux incolore, point d'ébullition 187,4°C, point de fusion. - 50°C, densité 1036 kg/m3. Une méthode industrielle de production de 1,2-propylène glycol est l'hydratation de l'oxyde de propylène.

Le diéthylèneglycol est un liquide visqueux incolore." point d'ébullition 247°C, point de fusion - b°C, densité 1180 kg/m3. Dans l'industrie, le diéthylèneglycol est obtenu en faisant réagir de l'éthylèneglycol avec de l'oxyde d'éthylène ou de l'éthylèneglycol avec de la chlorhydrine d'éthylène :

Le triéthylèneglycol est un liquide visqueux incolore, point d'ébullition 290°C, point de fusion. - 5°C, densité 1120 kg/m3. Dans l'industrie, le triéthylène glycol est produit à partir d'éthylène glycol et d'oxyde d'éthylène. Tous les glycols sont hygroscopiques et peuvent être mélangés avec de l'eau et de l'alcool éthylique dans n'importe quelle proportion.

La glycérine est un liquide sirupeux, incolore, au goût sucré, point d'ébullition 290°C, point de fusion 17,9°C, densité 1264 kg/m3. La glycérine est très hygroscopique et se mélange à l'eau et aux alcools dans n'importe quelle proportion. Dans l'industrie, la glycérine est obtenue par dégradation des graisses, ainsi que par synthèse à partir du propylène. La synthèse du glycérol à base de propylène est une méthode plus prometteuse, puisqu'elle ne nécessite pas la consommation de matières premières alimentaires.

Le pentaérythritol est une substance cristalline incolore, point de fusion 263,5°C, densité 1397 kg/m3, solubilité dans l'eau 7,1% à 25°C. Le pentaérythritol est obtenu en faisant réagir l'acétaldéhyde avec le formaldéhyde dans une solution aqueuse en présence d'un alcali.

Acide adipique - cristaux incolores, point de fusion 149-150°C, point d'ébullition 265°C à 13,3 kPa ; soluble dans l'alcool éthylique; environ 1,5% de l'acide adipique se dissout dans l'eau à 15°C.

Les principales méthodes industrielles de production d’acide adipique sont :

oxydation du cyclohexanol avec de l'acide nitrique ou de l'oxygène en présence de sels de manganèse ou par l'intermédiaire de son anhydride synthétisé par carbonylation du tétrahydrofuranne.

L'acide sébacique est constitué de cristaux incolores, point de fusion 134,5°C, point d'ébullition 294,5°C à 13,3 kPa, densité 1 027 kg/m3 ; très soluble dans l'alcool, l'éther diéthylique ; environ 0,1 % d'acide sébacique se dissout dans l'eau à 15°C.

Dans l'industrie, l'acide sébacique est obtenu par distillation sèche des produits de la dégradation alcaline de l'huile de ricin, de l'oxydation du cyclodécane avec de l'acide nitrique et de l'électrolyse des sels de sodium de l'ester de l'acide monométhylique ou monoéthylique adipique.

L'acide fumarique est une substance cristalline incolore, point de fusion 287°C (dans un capillaire scellé), point d'ébullition 290°C, densité 1635 kg/m3. Il est peu soluble dans l'eau et dans presque tous les autres solvants. Il est obtenu en faisant bouillir une solution aqueuse à 30-40 % d'acide maléique avec de l'acide chlorhydrique.

Acide téréphtalique (n-phtalique) - cristaux incolores, point de fusion 425°C (dans un capillaire scellé). Soluble dans la pyridine et le diméthylformamide, insoluble dans l'eau. L'acide téréphtalique est obtenu par oxydation du ft-xylène ou de l'acide p-toluique. L'acide diméthyltéréphtalique est le plus souvent utilisé pour la synthèse des polyesters.

Téréphtalate de diméthyle - cristaux incolores, point de fusion 141-142°C, densité 1630 kg/m3. Se dissout dans l'éther diéthylique, modérément dans l'alcool éthylique chaud. Le téréphtalate de diméthyle est préparé en faisant passer du chlorure d'hydrogène dans une suspension d'acide téréphtalique dans le méthanol ou en chauffant l'acide téréphtalique avec du méthanol en présence d'acide sulfurique.

Anhydride phtalique - cristaux incolores, point de fusion 130,8°C, point d'ébullition 284,5°C, densité 1527 kg/m3 ; sublime facilement. Il est presque insoluble dans l'eau froide, mais s'hydrolyse en acide orthophtalique dans l'eau chaude. Modérément soluble dans les solvants organiques. L'anhydride phtalique est obtenu par oxydation sur naphtalène ou oxylène en phase gazeuse.

Anhydride maléique - cristaux incolores, point de fusion 52,8°C, point d'ébullition. 200°C :

Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il donne de l'acide maléique, dans les alcools - des maléates de dialkyle ; soluble dans le dioxane, l'acétone, l'acétate d'éthyle, le chloroforme.

L'anhydride maléique est obtenu par oxydation du benzène ou du furfural en phase vapeur.

Propriétés et méthodes de production de polyesters insaturés

Tout d’abord, le sujet principal de la Recherche concerne les polyesters insaturés. Parmi eux, les maléates de polyalkylène glycol et les fumarates de polyalkylène glycol, ainsi que les polyéther acrylates, ont trouvé de nombreuses applications pratiques. Lors de la production de maléates de polyalkylène glycol et de fumarates de polyalkylène glycol, pour réguler leurs propriétés, une partie de l'acide insaturé est généralement remplacée par des acides dits modificateurs ou leurs anhydrides : adipique, sébacique, téréphtalique, etc., phtalique, tétra-hexahydrophtalique et autres anhydrides . Les acides dibasiques saturés (acide adipique, etc.) augmentent la résistance aux chocs des polyesters durcis, et cette augmentation est d'autant plus significative que la chaîne acide est longue. Les acides aromatiques (anhydrides) augmentent la résistance thermique et la résistance des polyesters. Les anhydrides d'acides aromatiques halogénés réduisent également l'inflammabilité des polyesters. Souvent, à cette fin, on utilise de l'anhydride tétrachlorophtalique ou chlorendique, qui est un produit de la réaction de l'hexachlorocyclopeitadiène avec l'anhydride maléique.

Selon son poids moléculaire (500 - 3 000), le NPE est un liquide ou un solide. Les NPEF commerciaux, appelés résines polyester, sont produits sous forme de solutions à 30 - 40 % dans du styrène - résines polyester domestiques des marques PN - ou dans du diméthacrylate de triéthylèneglycol (TGM-3) - résines polyester sans styrène de la Marques PN-609-21M, etc.

Pour initier la copolymérisation du NPEF avec des monomères (durcissement), des peroxydes et des hydroperoxydes sont généralement utilisés : peroxyde de benzoyle, méthyléthylcétone et cyclohexyle, ainsi que hydroperoxyde d'isopropylbenzène. Pour réduire la température de décomposition des peroxydes, des accélérateurs sont introduits, sélectionnés en fonction de l'initiateur. Ainsi, lors de l'utilisation du peroxyde de benzoyle, la diméthylaniline est utilisée et, avec les hydroperoxydes, le naphténate de cobalt (accélérateur NC) est utilisé. L'utilisation d'accélérateurs permet de durcir le NPEF à température ambiante. Le durcissement s'accompagne d'une augmentation de la densité des NPEF et de leur retrait. L'initiateur et l'accélérateur de durcissement sont introduits dans le NPEF immédiatement avant leur traitement. Pour éviter une gélification prématurée (gélatinisation), un inhibiteur est utilisé - l'hydroquinone, qui est ajoutée au début du processus de polycondensation.

Lorsque l'éthylène glycol réagit avec l'anhydride maléique, du maléate de polyéthylène glycol se forme. Le processus se poursuit jusqu'à la formation d'un oligomère. Le maléate de polyéthylène glycol résultant, lorsqu'il est copolymérisé avec du styrène, forme un copolymère réticulé.

résine de polyester copolymère

L'utilisation de NPEF pour le durcissement à la place de monomères allylvinyliques, par exemple le cyanurate de triallyle, permet d'obtenir des copolymères plus chauds et résistants à la chaleur avec une inflammabilité réduite.

Pour obtenir des polyéther acrylates (PEA), de l'éthylène glycol, du diéthylène glycol, du triéthylène glycol et de la glycérine, des bisphénols sont utilisés ; à partir d'acides dibasiques - anhydride sébacique, adipique et également phtalique. L’un des PEA les plus courants est le diméthacrylate de triéthylèneglycol TGM-3. Le retrait pendant le durcissement des maléates de polyalkylène glycol et des fumarates de polyalkylène glycol peut aller jusqu'à 5 %, pour les polyéther acrylates jusqu'à 0,5 %.

Le schéma technologique pour la production de phtalates de maléate de polyalkylène glycol est le suivant. Le réacteur de production de polyesters insaturés est un appareil cylindrique vertical en acier inoxydable ou bimétallique à fond elliptique et couvercle, équipé d'un agitateur et d'une enveloppe classiques de type cadre-ancre. Un tuyau à bulles est introduit dans le réacteur à travers le couvercle, à travers lequel de l'azote est fourni pour déplacer l'air.

Le glycol est chargé dans le réacteur et, après avoir été chauffé à 100°C, les anhydrides maléique et phtalique sont chargés. Parfois, un solvant est ajouté au réacteur à raison de 10 % en poids des composants principaux, formant un mélange azéotropique avec l'eau libérée lors de la synthèse, ce qui facilite son élimination. Le processus de polycondensation est effectué à 170-200°C avec un agitateur fonctionnant sous un courant d'azote. La vapeur de glycol est condensée dans un condenseur à reflux et le condensat s'écoule dans le réacteur, tandis que la vapeur d'eau et l'azote sont évacués par un condenseur direct. Les condensats d'eau sont collectés dans un collecteur. Le processus est contrôlé par l'indice d'acide qui, à la fin de la polycondensation, doit être compris entre 20 et 45 mg de KOH/g. Après refroidissement à 70°C, le polyester fini est versé dans un mélangeur, où il est dissous dans du styrène ou un oligomère TGM-3. La solution obtenue (résine polyester PN-1, dont le rapport massique polyester : styrène est de 70 : 30) après refroidissement est filtrée et versée dans un récipient.

Le processus technologique de production de polyester acrylates est fondamentalement similaire à celui considéré, mais il est réalisé dans des conditions plus douces (à des températures plus basses), ce qui évite la polymérisation du PEA.

Les résines polyester des marques PN-1, PN-3, PN-6, PN-609-21M et autres sont des liquides transparents visqueux de couleur jaune, rouge foncé ou marron. Comme système d'initiation du durcissement, les éléments suivants sont utilisés pour 100 parties (en poids) de résine : 3 à 6 parties (en poids) d'hydroperoxyde d'isopropylbenzène et 8 parties (en poids) d'accélérateur NK pour les résines PN-1, PN-3. et PN-6 ; 4 parties (en poids) d'hydroperoxyde d'isopropylbenzène et 5 parties (en poids) d'accélérateur NK pour la résine PN-609-21M.

Les autres PEA (MGF-9, TMGF-11) sont également des liquides jaune-brun, plus visqueux que le TGM-3. Le PEA est utilisé comme liant dans la production de fibre de verre, de composés de coulée, de mastics, etc. Les résines polyester sont largement utilisées comme liants pour la fibre de verre, composés, vernis pour la finition des meubles et des boîtiers de radios et de téléviseurs, et à d'autres fins.

L'utilisation de TGM-3 pour durcir le NPE à la place du styrène volatil et toxique permet d'améliorer les conditions sanitaires et hygiéniques de travail, d'augmenter la résistance thermique et les propriétés physiques et mécaniques des copolymères durcis. Des matériaux de presse sont également produits à base de polyesters insaturés : préimprégnés et prémélanges.

Les préimprégnés sont des charges en rouleaux pré-imprégnées d'un liant - papier, verre et autres fibres, tissus de verre et mats de verre. Le liant est constitué de polyesters insaturés solides qui présentent une fluidité suffisante une fois fondus. En particulier, les polyesters cristallisables, tels que le fumarate de polyéthylène glycol, conviennent à la fabrication de préimprégnés. Ce polyester cristallise rapidement lorsqu'il est mélangé à des monomères acryliques et vinyliques.

Des tissus ou du papier sont utilisés pour produire des préimprégnés non fluides, et des tapis de fibre de verre hachés sont utilisés pour produire des matériaux de presse à étaler. Lors du pressage de ce dernier, non seulement le liant, mais également la charge ont une aptitude à l'étalement, ce qui permet d'obtenir des produits de configurations complexes.

Le processus technologique de production des préimprégnés consiste à dérouler un mat de verre ou de fibre de verre à partir d'un rouleau et à le diriger dans l'espace entre deux rouleaux d'imprégnation, où pénètre le liant fondu.

Les prémix sont des compositions de presse pré-mélangées. En pratique, ce terme désigne uniquement les matériaux de presse chargés à base de polyesters insaturés. Outre le liant, l'initiateur et la charge fibreuse (fibre de verre, amiante...), la charge en poudre (craie, kaolin), le lubrifiant (stéarates de zinc ou de magnésium) et, pour les matières peintes, les colorants ou pigments (vernis turquoise, vernis écarlate, dioxyde de titane, oxyde de chrome).

Le processus technologique de production de prémélanges est que le polyester, l'initiateur et le pigment sous forme de pâte sont chargés dans un mélangeur discontinu (par exemple, un mélangeur à double arbre), mélangés, puis un lubrifiant est introduit. Après un mélange supplémentaire, la charge en poudre est ajoutée, mélangée à nouveau, et enfin de la fibre de verre hachée ou une autre charge en fibre est ajoutée, suivie d'un mélange final. Lors de l'utilisation de mélangeurs continus, le processus peut être effectué en continu. Le prémélange fini est une composition pâteuse ou des granulés ; il ne peut pas être conservé plus de 3 à 6 mois. dans une pièce sombre à une température ne dépassant pas 20°C.

Les prémélanges sont transformés en produits par pressage par compression à 130-150°C, une pression de 2-10 MPa et un temps de maintien de 30-60 s pour 1 mm d'épaisseur de produit. Par rapport à la technologie conventionnelle de production de produits en fibre de verre, l'utilisation de prémélanges offre les avantages suivants :

1) la transformation du prémélange en produits est séparée de la production du liant, ce qui implique souvent (par exemple, pour les résines polyester dissoutes dans le styrène) l'utilisation de monomères toxiques volatils ;

2) le retrait des prémélanges est nettement moindre grâce à l'utilisation de charge minérale en poudre ;

3) lors du pressage des prémélanges, le liant n'est pas expulsé de la fibre de verre.

Les prémélanges sont supérieurs aux préimprégnés en termes de fluidité, mais inférieurs en termes de propriétés de résistance après durcissement. Nous examinerons de nouveaux matériaux copolymères à base de résine polyester saturée au chapitre 3.

Chapitre 3. Nouveaux copolymères à base de résine polyester insaturée PN-15

Les résines polyesters insaturés sont des solutions de polyesters insaturés de poids moléculaire 700-3000 dans des monomères ou oligomères capables de copolymériser avec ces polyesters. Les avantages des résines polyester sont leur faible viscosité ; capacité à durcir non seulement à température élevée, mais également à température ambiante ; bonnes propriétés d'isolation mécanique et électrique à l'état durci ; haute résistance à l'eau, aux acides, à l'essence, aux huiles et à d'autres milieux.

L’inconvénient des résines polyester est leur faible résistance à la chaleur.

Les résines polyester insaturées sont principalement utilisées comme liants durcissant à froid et à chaud dans la fabrication de plastiques renforcés, ainsi que comme base pour vernis et adhésifs, composants de composés d'enrobage, béton plastique, mastics, etc.

La plupart des résines polyester produites industriellement contiennent du styrène comme monomère solvant. L'utilisation généralisée du styrène est due à son faible coût, sa bonne compatibilité avec les polyesters, la faible viscosité des solutions styréniques de polyesters et son retrait modéré pendant le durcissement, ainsi que la résistance élevée à l'eau et les bonnes propriétés d'isolation mécanique et électrique des résines durcies.

Les éthers allyliques et les oligoétheracrylates, par exemple le diméthacrylate de triméthylèneglycol, sont utilisés comme agents de réticulation non volatils pour les polyesters insaturés. Cela réduit la toxicité des résines et, dans certains cas, réduit le retrait pendant le processus de durcissement.

Les accélérateurs efficaces utilisés en combinaison avec le peroxyde de benzoyle sont les amines tertiaires ; les sels de cobalt des acides naphténiques et autres sont utilisés avec les peroxydes et hydroperoxydes de méthyléthylcétone et de cyclohexanone.

Les initiateurs et les accélérateurs sont introduits séparément dans la résine, car S'ils sont mélangés directement, un incendie ou une explosion peut se produire. La séquence d'introduction n'est pas essentielle, il est important que chaque composant suivant ne soit ajouté qu'après un mélange minutieux avec la résine du précédent.

Les résines contenant des accélérateurs peuvent être stockées pendant une période beaucoup plus longue (jusqu'à 1 mois ou plus) qu'avec l'ajout d'initiateurs. Dans ce dernier cas, la durée de conservation des mélanges ne dépasse généralement pas 10 jours.

La durée de gélification dépend de la température, de la composition de la résine, du système d'amorçage, de la quantité d'additifs de durcissement et à 20°C, elle peut aller de plusieurs minutes à plusieurs heures.

Une partie importante des résines polyester est traitée à des températures élevées (80-160°C) et le peroxyde de benzoyle, l'hyperise ou le peroxyde de dicu-mil sont généralement utilisés.

Dans ce travail, la résine polyester insaturée PN-15 a été utilisée comme liant dans la production de PCM renforcé. Le durcissement de cette résine est possible par un mécanisme de chaîne radicalaire ; c'est pourquoi des substances telles que les peroxydes, qui se décomposent facilement avec formation de radicaux libres actifs, sont traditionnellement utilisées comme initiateurs de son durcissement. Le but des travaux était de développer un système de cure non conventionnel, accessible et économique. Ce système de durcissement doit fournir un degré élevé de conversion, une résistance thermique accrue du liant polyester en combinaison avec une augmentation de la durée de conservation admissible des préimprégnés résultants tout en améliorant les caractéristiques de résistance du PCM obtenu à partir de ces préimprégnés. Dans le même temps, les problèmes d'étude de l'influence de la composition et de la quantité du système de durcissement, de la durée de durcissement, de la température de durcissement et de l'intensité du champ magnétique constant sur le degré de conversion et les caractéristiques des matériaux obtenus ont été résolus. Le traitement magnétique a été utilisé pour la première fois dans la production de matériaux à base de résine polyester insaturée. Le degré de conversion X des résines oligomères d'origine en un produit de réseau insoluble dans l'acétone, déterminé par analyse sol-gel, a été choisi comme caractéristique cinétique principale.

Pour résoudre les problèmes, le durcissement a été effectué sous l'influence de sources de radicaux libres : hydropyrite, solution alcoolique d'iode, accélérateur - acide cobalt naphthionique. Le durcissement de la résine PN-15 se produit par des mécanismes concurrents – chaîne radicalaire et moléculaire. Le deuxième mécanisme nécessite la présence d'un composant contenant un grand nombre de groupes fonctionnels réactifs. Le matériau de départ disponible, la résine aniline-phénol-formaldéhyde SF-342 A, a été choisi comme tel composant.

Lors du durcissement d'un liant polyester avec un système de durcissement constitué d'une résine aniline-phénol-formaldéhyde et d'une solution alcoolique d'iode, vous devez utiliser un mélange constitué d'une solution de SF-342A, d'une solution alcoolique d'iode, le rapport massique de PN- 15, une solution alcoolique d'iode et de résine SF -342A, dans les limites étudiées, n'a pratiquement aucun effet sur la cinétique de durcissement dans un régime température-temps donné (Fig. 1 a), tandis qu'une période d'induction allant jusqu'à 3 heures Est observé. La présence de périodes d'induction est, en principe, caractéristique des processus radicaux en chaîne.

Lors de l'utilisation d'un système de durcissement composé d'hydropyrite et de résine SF-342A pour durcir un liant polyester, il existe également une période d'induction, après laquelle une forte augmentation du degré de conversion se produit. Avec une durée optimale du processus de durcissement de 3,5 à 4,5 heures, le degré maximum de conversion des résines d'origine en un produit en réseau est atteint.

En présence de substances qui se décomposent avec formation de radicaux actifs, des taux de conversion ne dépassant pas 60 à 70 % sont atteints, ce qui peut s'expliquer par la décomposition trop rapide et inutile des initiateurs avec formation de radicaux actifs instables, qui rapidement se désactivent sans avoir le temps de développer les chaînes cinétiques de durcissement, mais plutôt des chaînes actives stables sans formation de radicaux.

Des degrés de conversion plus élevés sont obtenus non pas en introduisant des initiateurs et des accélérateurs, mais en utilisant l'effet de durcissement mutuel des résines PN-15 et SF-342A. Des taux de conversion allant jusqu'à 85 % sont observés lors du durcissement de mélanges de résines PN-15 et SF-342A avec leur rapport massique allant de 8 : 2,5 à 8 : 3,0 (Fig. 1c).

La résine SF-342A diffère de la résine PN-15 par sa teneur plus élevée en groupes fonctionnels réactifs, dont les principaux sont les groupes hydroxyle des unités phénoliques et les groupes amino des unités aniline. Dans ce cas, la résine SF-342A, contenue en quantité moindre, joue le rôle de durcisseur par rapport à la résine polyester. Dans un environnement acide créé par des unités phénoliques, l'effet durcissant de la résine SF-342A

Dans tous ces cas, une augmentation progressive de la température est recommandée, car avec un chauffage plus rapide, la masse mousse avec des produits de durcissement gazeux, ce qui est extrêmement indésirable lors de la production de matériaux de structure. Si le régime température-temps illustré à la figure 2 est observé, le matériau s'avère monolithique.

Lors de l'étude d'un système constitué de PN-15 : hydropyrite : SF-342A (Fig. 1b), un effet ondulatoire de la température sur le degré de conversion du matériau résultant est observé. La température de durcissement optimale pour cette composition de système est de 120°C ; une augmentation supplémentaire de la température de durcissement n'est pas pratique.

En analysant les résultats obtenus, nous pouvons dire que les conditions de température ont des effets différents sur les systèmes de durcissement. Par exemple, lors de l'utilisation du système de durcissement PN-15 : solution alcoolique d'iode : SF-342A (Fig. 1a), à mesure que la température augmente, le degré de conversion du matériau obtenu augmente également, quel que soit le rapport massique des composants. du système de durcissement. Une augmentation significative du degré de conversion est observée à des températures élevées (Fig. 2).

Riz.2. Influencetempératurerégimesurdegrétransformationsreçumatériel:

UN) 1 - PN-15: hydropyrite: SF-342A - (9 : 1 : 3 );

2 - PN-15: 1 : SF-342A - (9 : 4 : 2 ); 3 - PN-15: SF-342A - (8 : 2

Lorsque l'on considère un système composé de PN-15 : SF-342A, une augmentation monotone du degré de conversion est observée avec l'augmentation de la température de durcissement. Cependant, à une température de durcissement suffisamment élevée (170°C), il n'a pas encore été possible d'atteindre des degrés de conversion élevés (90-97%), bien que ce système soit le plus rationnel et le plus efficace en comparaison avec les systèmes de durcissement pour polyester. liants testés dans ce travail.

Les travaux ont également étudié l'influence du dépôt en couches de composants (LSD) et du traitement magnétique (MT) sur le degré de conversion et les caractéristiques du matériau résultant. Des fils techniques (fil de nitron, nylon, viscose) ont été utilisés comme charges. Avec l'introduction de diverses charges fibreuses, le degré de conversion des matériaux composites résultants est réduit à 62-64 %. Cependant, avec l’utilisation de SNK et MO, ce chiffre passe à 87 %. Avec une augmentation de l'intensité du PMF (Fig. 3), le degré de transformation augmente, l'absorption d'eau des matériaux résultants diminue, la résistance aux chocs spécifique (au d) et la contrainte de rupture lors de la flexion statique (a i) augmentent.

X, % matériauxdepuisdes tensionsPMP: UN - nitron; ? - nylon; ET - VN (TensionNproportionnelforceactuelJ. ).

Une augmentation linéaire du degré de conversion est observée avec l'augmentation de l'intensité du champ magnétique externe.

Les caractéristiques de résistance augmentent également avec l'augmentation de la tension en raison de l'adhérence accrue entre le liant et la charge. Les champs magnétiques utilisés sont d'intensité moyenne à forte et une augmentation supplémentaire de l'intensité est techniquement peu pratique.

conclusions

1. Pour la première fois, un liant à base de PN-15 et SF-342A a été synthétisé et les caractéristiques du PCM renforcé avec ces liants ont été déterminées. De nouvelles méthodes de production de PCM ont été utilisées pour augmenter le degré de conversion. Pour augmenter les degrés de conversion obtenus, il est nécessaire de développer davantage la composition du système de durcissement et le régime température-temps de durcissement.2. Pour la première fois, les propriétés du PCM renforcé à base d'un nouveau liant ont été régulées par traitement magnétique. L'utilisation des méthodes de modification utilisées plus tôt dans ce travail n'apporte pas un degré élevé de conversion, cependant, l'utilisation de SNC et MO a un effet positif sur les caractéristiques des matériaux à base de liant polyester, ce qui permet de réguler les propriétés des matériaux résultants.

Littérature

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2. Studentsov V.N., Cheremukhina I.V., Levkin A.N. Matériau composite à base de résine polyester insaturée. Dépliant d'information, Saratov, CNTI, 2003 - n° 5.

3. Studentsov V.N., Cheremukhina I.V., Levkin A.N. // Masses plastiques. - 2002. - N°8. - P.33-35.

4. Studentsov V.N., Cheremukhina I.V., Levkin A.N., Skobeleva I.V., Yashina O.V. Composites polymères renforcés à base de résine ester insaturé PN-15/Matériaux composites polymères prometteurs. Technologies alternatives. Recyclage. Application. Écologie (composite-2001), 3-5 juillet 2001 Saratov : SSTU-S.120-122.

5. Brevet RF n° 2232175, 2004.

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La révolution industrielle, qui a commencé au tournant des XIXe et XXe siècles, a non seulement permis au monde de passer de l'industrie manufacturière à la production en usine et de remplacer le travail manuel par le travail mécanique, mais a également marqué le début d'une véritable percée dans le domaine. de chimie. Déjà au milieu du siècle dernier, les gens connaissaient les technologies de production de résines polyester, qui sont aujourd'hui utilisées partout dans l'industrie et la construction.

La résine polyester est un produit unique par ses propriétés, obtenu à la suite d'un processus complexe de mélange et de traitement (appelé polycondensation) d'alcools polyhydriques, qui sont un produit du traitement pétrochimique, d'acides polybasiques, ainsi que d'anhydrides et les huiles végétales

Ces résines sont largement utilisées dans presque toutes les industries (construction mécanique, construction navale), dans la construction, dans la fabrication d'équipements sportifs (casques, planches de surf) et dans bien d'autres domaines. Cela est dû aux propriétés uniques des produits finis à base de résines polyester. Si nous parlons de coques de transport par eau, de moules à injection ou de toute autre pièce pour la fabrication de laquelle des résines de coulée sont utilisées, cela signifie légèreté et résistance ; si nous parlons d'isolation (mousse de polyuréthane ou mousse dure), alors celles-ci sont minimes. conductivité thermique, durabilité et fiabilité.

Les résines polyester ne craignent pas l'humidité, résistent aux changements de température et aux contraintes mécaniques, et résistent aux produits chimiques (à l'exception des solvants industriels). Ils sont durables (la durée de vie des mousses de polyuréthane dépasse 50 ans) et sont universels.

Déjà dans les années 50 du siècle dernier, les États-Unis étaient leader en termes de volumes de production de résines polyester à base de glycols, de xylitol, de glycérine et d'acides. Et à la fin des années 50, une certaine part de la production était occupée par des résines polyester respectueuses de l'environnement, dont la base de production était les huiles végétales (ricin, tournesol, soja, colza). Cependant, pour certaines raisons (production pétrolière importante et disponibilité des produits pétroliers, vecteur de développement de l'industrie pétrochimique), la production de résines respectueuses de l'environnement est devenue moins répandue.

Aujourd’hui, la situation évolue dans une direction diamétralement opposée. L’état écologique de la planète préoccupe de plus en plus non seulement les scientifiques ou les représentants d’organisations environnementales, mais aussi les citoyens ordinaires. Cependant, même en Europe, dont les pays se positionnent comme leaders dans la production de matières premières et de produits respectueux de l'environnement, la part de la production de polyols naturels représente environ 2 à 3 % du volume de production de résines polyester à base de produits pétroliers. Mais en Russie, la société Ecotermix devient un véritable innovateur en ouvrant la production de résines polyester naturelles à base de polyols obtenus à partir d'huiles végétales.

Résines polyester respectueuses de l'environnement

L'utilisation d'huiles végétales comme base pour la production de polyols naturels permet d'obtenir des résines polyester ayant les mêmes propriétés (et parfois même des performances supérieures) que dans le cas de l'utilisation de produits pétroliers. C’est cette technologie qu’il a été décidé d’adopter comme base pour la propre production d’Ecotermix, car la production de polyols respectueux de l’environnement à partir de matières premières renouvelables a un effet positif sur l’état écologique de la planète, permettant une réduction des volumes de production de pétrole.

Polyol – base, composant de base pour la production de résine polyester à deux composants ou de polyuréthane solide/mousse

L'alcoxylation et la transestérification sont deux réactions principales dont l'apparition est assurée par des équipements de haute technologie avancés dans les conditions de production, et grâce auxquelles il est possible d'obtenir des polyols contenant jusqu'à 70 à 80 % de substances renouvelables. En fait, il s'agit d'une tentative réussie de s'éloigner de l'utilisation de ressources fossiles et non renouvelables, dont la transformation est associée à des dommages importants à l'environnement. De plus, il s’agit d’une indépendance totale par rapport à la situation du marché pétrolier mondial.

Avantages de l'utilisation de polyols naturels et de résines polyester

L'utilisation de résines polyester naturelles et respectueuses de l'environnement est associée à de nombreux avantages non négligeables :

Possibilité de réduire les impacts néfastes sur l’environnement en réduisant les volumes de production et de raffinage du pétrole
Sécurité totale des produits pour l'homme et l'environnement
Économies de matériaux supplémentaires - les résines polyester naturelles sont souvent moins chères que leurs homologues fabriquées à partir de matières premières pétrochimiques

La société Ecotermix vous propose des polyols naturels d'une qualité exceptionnelle à base d'huiles végétales et des produits issus de la transformation de mousses polyuréthanes rigides. Sur cette base, il est possible de produire des polyuréthanes expansés et rigides et des résines de coulée. Les polyols naturels produits dans notre production fournissent au produit final les caractéristiques de performance les plus élevées. De plus, le coût de ces polyols est plus qu’intéressant !

Domaines d'application des résines polyester

Résines à usage général ;
Résines à usage spécial ;
Résines à faible émission de styrène ;
Résines pour pierres artificielles;
Résines utilisées dans la construction navale ;
Résines pour la production de fibre de verre;
Les résines sont peu inflammables et auto-extinguibles ;
Résines pour renforcer les plaques acryliques et ABS/PMMA ;
Résines utilisées dans l'industrie automobile.

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La résine polyester est un matériau largement utilisé dans diverses industries. Vous pouvez l'utiliser même à la maison si vous savez exactement comment travailler avec ce produit. La technologie doit être strictement respectée, seulement dans ce cas le résultat sera de haute qualité.

Fabriquer des résines

Les polyesters sont des produits pétrochimiques issus de la distillation du pétrole. La production commence par le raffinage du pétrole, libérant finalement les composants suivants : benzène, éthylène, propylène. Ces substances sont ensuite soumises à diverses réactions chimiques pour produire des glycols, des acides polybasiques et des antihydrides. Les ingrédients sont combinés et bouillis ensemble pour former une résine de base.

La production de polyester fini consiste à diluer la résine de base avec un solvant - le styrène. Cette substance a une toxicité élevée ; elle peut représenter jusqu'à la moitié du produit fini.

Cette étape de production peut être définitive et le produit est envoyé à la vente. Mais le plus souvent, le système passe à la deuxième étape, où un certain nombre d'additifs sont introduits dans la composition en fonction de la destination du matériau. Des composants supplémentaires fourniront les propriétés souhaitées. Il peut s'agir de plastifiants, d'additifs liants, de pigments (couleurs), etc.

Dès la fin de la production, la durée de conservation du mélange est limitée. Le fait est qu'après l'assemblage final, la polymérisation progressive du matériau ou le durcissement commence. Plus le produit est stocké longtemps, plus sa qualité est mauvaise. Pour ralentir la polymérisation, le stockage au réfrigérateur est utilisé.

Avant d'appliquer directement la résine, elle doit être diluée dans certaines proportions avec un durcisseur, mélangé à un activateur, un catalyseur, qui assurera la réaction chimique nécessaire avec dégagement de chaleur, afin que la masse acquière les caractéristiques nécessaires - densité, résistance , résistance à l'humidité.

Les fabricants fabriquent des produits à un composant - vous devez en outre acheter des durcisseurs et des matériaux à deux composants. Ces derniers comprennent deux flacons : résine et durcisseur.

Caractéristiques des matériaux

Les résines de polyester saturées semblent être un liquide semblable à du miel, de couleur brun foncé ou jaune. En règle générale, il est transparent et ne contient aucune inclusion étrangère. Après mélange avec un durcisseur, le matériau s'épaissit, se transforme en un état gélatineux, puis caoutchouteux et enfin durcit. Le matériau finalement durci peut être peint - la peinture et le vernis adhèrent bien.

Les résines polyester ont les propriétés suivantes :

faible conductivité thermique;
haute résistance à l'humidité;
longue durée de vie des produits finis;
résistance aux changements de température, aux rayons UV et aux contraintes mécaniques ;
contrecarrer les effets des produits chimiques;
polyvalence, large champ d'application;
excellente adhérence à la fibre de verre, à la fibre de verre, au papier et au métal ;
propriétés d'isolation électrique.

Les inconvénients du matériau incluent un retrait plus important par rapport à la résine époxy et une classe de danger élevée pour l'homme. Le matériau est toxique, le travail demande de la prudence.

Des résines polyester modernes sans styrène sont désormais produites. Contrairement aux mélanges inorganiques, ils ne contiennent pas de composants dangereux. Contient de l'oléorésine, des huiles végétales (colza, soja, ricin). Les polyols respectueux de l'environnement sont extraits des huiles, composants de base pour la production de résines polyester à deux composants. La mousse de polyuréthane est préparée à partir de polyols.

Champ d'application

Que peut-on fabriquer avec des résines polyester ? Le champ d'application de leur application est très large. En combinaison avec la fibre de verre, ils permettent d'obtenir de la fibre de verre avec le degré de transparence souhaité. Les produits fabriqués à partir de celui-ci sont disponibles dans n'importe quel magasin de plomberie, par exemple les cabines de douche. Les résines sont incluses dans les peintures et vernis, les mélanges adhésifs et les composés polymères pour la fabrication de composants radio et d'équipements électriques. Ils sont introduits dans les mastics, mastics, compositions pour sols autonivelants et pour podiums.

La fibre de verre est utilisée dans la fabrication de figurines et de mercerie. Le polyester est utilisé pour imprégner les matériaux poreux afin de les sceller, par exemple pour stabiliser le bois. La résine polyester peut être impliquée dans le processus de fabrication de plastiques en nid d'abeille, d'autres plastiques, de panneaux de fibres de bois et de panneaux d'amiante-ciment.

Dans la construction navale, les résines peuvent être utilisées pour :

connexions de parties de navires, bateaux;
rendre les bateaux étanches ;
joints de hublots;
traitement des dossiers.

La résine polyester est utilisée pour réparer les pare-chocs des voitures ; le plastique à base de celle-ci sert de base à la fabrication de pièces automobiles. Les apprêts et mastics automobiles sont fabriqués avec l’ajout de polyesters. La fibre de verre, ainsi que les colorants, sont utilisés pour couler des luminaires, des appuis de fenêtre, des corniches et des toits. La méthode de coulée est utilisée pour créer de la pierre artificielle.

Marques et fabricants

Une variété de résines polyester sont produites par des fabricants nationaux et étrangers. Les emballages de la plupart des résines pèsent à partir de 1 kilogramme ou plus.

Néon S-1

Neon S-1 de Rempolymer est une résine thixotrope pré-accélérée qui a une faible viscosité et un niveau d'activité chimique moyen. La composition contient du styrène et des charges de haute qualité. Le produit est considéré comme l'un des meilleurs pour la réparation de bateaux, de bateaux et de réglage automatique. Donne un retrait minimal, après dilution, il doit être appliqué dans les 15 minutes. Le temps de polymérisation est de 45 minutes.

Réflexe

La résine de réparation Reoflex ou résine polyester Reflex est un agent de stratification, a une base orthophtalique et une quantité réduite de styrène. La description indique que la résine a une adhérence élevée sur les métaux, les peintures et vernis, le bois, les stratifiés et les apprêts.

Le revêtement obtenu présente une résistance élevée aux dommages mécaniques, aux vibrations, ainsi qu'aux changements de température et à l'influence des lubrifiants, de l'essence et des huiles. L'ajout de composants spéciaux permet de plastifier le matériau et de l'utiliser pour réparer les pare-chocs et combler les interstices du métal.

Résine de coulée Norsodyne O-12335 AL

NorsodyneO-12335 AL est une résine transparente pré-accélérée à haute résistance aux UV. Son temps de gélatinisation est assez long - 16 à 22 minutes. Il doit être dilué avec le durcisseur Butanox dans un volume de 0,03% de la masse totale. Utilisé pour le traitement de matériaux poreux, tels que la colle pour canots pneumatiques, les réparations automobiles. Peut être utilisé à des températures de +15 degrés.

NovolPlus 720

Novol Plus 720 (Novol Plus 720) est un autre produit populaire qui peut être utilisé pour coller des produits en caoutchouc, sceller des trous, des ouvertures et renforcer des structures en plastique. Il peut être utilisé pour réparer les camping-cars, les yachts et les carrosseries de voitures.

Le Butanox est utilisé comme durcisseur ; il peut être remplacé par une pâte de peroxyde de benzoyle à 50 %. La résine polyester a une haute résistance, un excellent ponçage et peut être recouverte de mastic polyester. La consommation de 1 m2 lorsqu'il est utilisé comme adhésif est faible ; le produit peut être utilisé avec du mat de verre.

Autres marques

Vous pouvez coller différentes surfaces et les plastifier à l'aide de la résine polyester Eskim ES-1060. La composition est moins visqueuse que la plupart des matériaux, elle est donc facile à appliquer.

Une propriété particulière est une faible sensibilité à la quantité de solvant et à la température de durcissement. Il est facile d'ajouter n'importe quelle coloration à la résine de vos propres mains, la résine est compatible avec la plupart des pigments. Vous pouvez ajouter du ciment, du talc, du gypse au produit et l'utiliser pour réaliser des sols autonivelants.

La résine polyester Polipol 3401-A est un matériau orthophtalique à faible retrait et ne se déforme pratiquement pas après durcissement. Largement utilisé pour la production de conteneurs chimiquement résistants, de pièces pour bateaux, manèges et piscines. Combien de temps faut-il pour que le produit sèche ? Le temps de gélification est de 30 minutes, la poursuite du durcissement dépend de la température ambiante.

Caractéristiques des résines polyester insaturées

La principale différence entre les résines insaturées et les résines saturées réside dans la composition, ou plus précisément dans la quantité de certains composants. Les produits insaturés sont plus appréciés car leur polymérisation ne nécessite pas de températures élevées, les compositions durcissent même à +23 degrés. Un avantage est moins nocif pour la santé - il n'y a pas de libération de sous-produits.

Le matériau est utilisé pour la fabrication de plastique renforcé, d'isolants moulés, de revêtements en fibre de verre, d'appareils radio et d'appareils électriques. Convient aux coques de bateaux, bateaux, yachts, utilisés dans la réparation automobile et l'industrie automobile.

Solvants, accélérateurs et inhibiteurs

Un composant essentiel de la résine est le solvant-monomère. Nécessaire pour la dilution, réduisant la viscosité (le polyester lui-même est très épais), en tant que participant à la copolymérisation. Pour transférer le matériau d'un état liquide à un état solide, on utilise des catalyseurs, par exemple de l'hydroperoxyde (permet au polyester d'acquérir ses propriétés finales).

L'accélérateur est introduit immédiatement dans la composition ou ajouté pour stabiliser la masse pendant le fonctionnement. Les sels de cobalt agissent généralement comme un accélérateur. Sans application constante de telles substances, le processus de durcissement sera lent ou prématuré et le produit fini sera endommagé.

Travailler la résine polyester

Tout d'abord, vous devez mesurer avec précision le volume de résine et d'accélérateur, les proportions sont toujours indiquées dans la notice. Il est recommandé de commencer à travailler avec une quantité minimale de matériaux - pas plus de 0,5 à 1 litre. L'accélérateur est ajouté progressivement, puis la résine est soigneusement agitée. Les mouvements rapides sont inacceptables - cela permettra à beaucoup d'air de pénétrer dans la masse.

Lorsque la solution est introduite, la teinte du liquide peut changer (devenir bleue) et un fort échauffement peut se produire. Si la température du polyester a augmenté, cela signifie que le processus de polymérisation a commencé.

Lorsqu'il est nécessaire de ralentir le durcissement, vous pouvez placer le récipient contenant la masse dans un bol d'eau froide. Le passage du liquide à l'état gélatineux signifie la fin de sa période d'utilisation. Ce processus prend généralement 20 à 60 minutes. Il est nécessaire de coller des produits ou d'appliquer de la résine sur les surfaces plus tôt ; après gélatinisation, le matériau ne peut plus être déplacé. Ensuite, vous devez attendre la polymérisation complète - de plusieurs heures à 2 jours, mais le polyester acquerra ses propriétés définitives en 1 à 2 semaines.

Résines polyester et mats de verre

Les nattes de verre sont en fibre de verre coupées en petits morceaux (jusqu'à 5 cm). Ils sont reliés entre eux et utilisés comme de la fibre de verre. Le polyester est utilisé pour fabriquer des nattes de verre. Leur résistance est inférieure à celle de la fibre de verre en raison de fibres plus courtes, mais elles sont beaucoup plus faciles à travailler.

Après imprégnation de résine, le matériau devient comme une éponge, se plie bien et prend la forme souhaitée. Il existe des nattes de verre fines (voile de verre) et d'autres très épaisses, comme une couverture.

Fabrication de pierre artificielle

En plus de sa destination, le polyester est largement utilisé pour la fabrication de pierre artificielle. Pour ce faire, la résine est mélangée à des charges, des copeaux minéraux, des colorants, des polymères et du verre.

Pour fabriquer de gros produits (plans de travail, corniches), la méthode de coulée est utilisée - la charge est placée dans un moule et remplie de résine polyester. C'est ainsi qu'ils fabriquent des produits en marbre de leurs propres mains - ils mélangent des copeaux de polyester et de marbre artificiel et les versent dans la forme souhaitée. Sécher le produit dans une armoire de séchage sous l'influence de l'air chaud.

Danger et préjudice pour les humains

Des composants nocifs sont présents dans presque tous les matériaux d'origine inorganique. Le styrène est particulièrement toxique, cette substance est hautement inflammable. Vous devez toujours travailler avec du polyester dans le respect des mesures de protection. Les yeux sont protégés des vapeurs et des éclaboussures par des lunettes spéciales et les organes respiratoires sont protégés par un respirateur.

Comment laver la matière si la composition entre en contact avec la peau ? Vous devez immédiatement laver soigneusement la zone avec du savon, mais il est préférable d'utiliser une composition spéciale pour nettoyer les polyesters. La pièce doit être bien ventilée, les travaux à proximité de sources d'incendie sont exclus. Lors de l'extinction d'un incendie, il est interdit d'utiliser de l'eau, un extincteur ou du sable doivent être utilisés.

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Résines polyester insaturées : caractéristiques et portée. Les résines polyester : qu'est-ce que c'est ? Application, caractéristiques de la technologie de production

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Chapitre 1. Résines polyester saturées : propriétés et applications

Propriétés et caractéristiques techniques du NPS

Les résines polyester saturées sont aussi parfois appelées alkydes sans huile car elles contiennent la plupart des composants utilisés dans les résines alkydes traditionnelles, à l'exception des radicaux acides gras.

La structure des NPS utilisés dans la production de peintures et vernis peut être ramifiée ou non (linéaire). La structure de résine préférée dans ce cas est amorphe (pour obtenir une meilleure capacité de dissolution).

Considérons les principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées dans la production de peintures et vernis.

Masse moléculaire

Le tableau résume les principales caractéristiques des NPS et évalue leurs avantages et inconvénients en tant que matières premières pour la production de revêtements pour métaux laminés.

Principales caractéristiques des résines polyester saturées utilisées pour la production de revêtements pour métaux en bobines (revêtement en bobine/canette)

Selon la destination des résines polyester, le coefficient d'acidité peut être de 0 à 100 mg KOH/g, l'indice d'hydroxyde - de 0 à 150 mg KOH/g.

Les caractéristiques techniques approximatives des pompes à huile produites pour le coil-coating peuvent être présentées comme suit :

Caractéristiques techniques du NPS

* La fourchette de valeurs​​est donnée pour les résines les plus connues de production européenne et chinoise. Le cahier des charges de chaque résine indique la plage de valeurs correspondant à ses caractéristiques (3,5-4,5 Pas, 100-120 mg KOH/g, etc.)

Les caractéristiques de la résine déterminent également le type de matériau de peinture qui en sera obtenu. Il peut s'agir d'apprêts, d'émaux, de peintures destinés aux différentes étapes de revêtement du métal enroulé (voir le chapitre sur la description du procédé de coil-coating).

Structuration du NPS

La formation d'une structure est également possible à l'aide d'un catalyseur. Si la formation d'une structure à température ambiante est nécessaire, des résines polyisocyanates sont utilisées comme agent de réticulation.

Exemples de composés réticulant des polyesters linéaires contenant des groupes isocyanate - diisocyanate d'hexaméthylène ((HDI),

La teneur en catalyseur est généralement de 0,1 à 5 % (selon la résine).

Chapitre 2. Résines polyester : propriétés, matières premières, production

Matières premières pour la production de polyesters

Le pentaérythritol est une substance cristalline incolore, point de fusion 263,5°C, densité 1397 kg/m3, solubilité dans l'eau 7,1% à 25°C. Le pentaérythritol est obtenu en faisant réagir l'acétaldéhyde avec le formaldéhyde dans une solution aqueuse en présence d'un alcali.

Acide adipique - cristaux incolores, point de fusion 149-150°C, point d'ébullition 265°C à 13,3 kPa ; soluble dans l'alcool éthylique; environ 1,5% de l'acide adipique se dissout dans l'eau à 15°C.

Les principales méthodes industrielles de production d’acide adipique sont :

oxydation du cyclohexanol avec de l'acide nitrique ou de l'oxygène en présence de sels de manganèse ou par l'intermédiaire de son anhydride synthétisé par carbonylation du tétrahydrofuranne.

L'acide sébacique est constitué de cristaux incolores, point de fusion 134,5°C, point d'ébullition 294,5°C à 13,3 kPa, densité 1 027 kg/m3 ; très soluble dans l'alcool, l'éther diéthylique ; environ 0,1 % d'acide sébacique se dissout dans l'eau à 15°C.

Dans l'industrie, l'acide sébacique est obtenu par distillation sèche des produits de la dégradation alcaline de l'huile de ricin, de l'oxydation du cyclodécane avec de l'acide nitrique et de l'électrolyse des sels de sodium de l'ester de l'acide monométhylique ou monoéthylique adipique.

Anhydride maléique - cristaux incolores, point de fusion 52,8°C, point d'ébullition. 200°C :

Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il donne de l'acide maléique, dans les alcools - des maléates de dialkyle ; soluble dans le dioxane, l'acétone, l'acétate d'éthyle, le chloroforme.

L'anhydride maléique est obtenu par oxydation du benzène ou du furfural en phase vapeur.

Propriétés et méthodes de production de polyesters insaturés

Chapitre 3. Nouveaux copolymères à base de résine polyester insaturée PN-15

L’inconvénient des résines polyester est leur faible résistance à la chaleur.

Les résines polyester insaturées sont principalement utilisées comme liants durcissant à froid et à chaud dans la fabrication de plastiques renforcés, ainsi que comme base pour vernis et adhésifs, composants de composés d'enrobage, béton plastique, mastics, etc.

Les accélérateurs efficaces utilisés en combinaison avec le peroxyde de benzoyle sont les amines tertiaires ; les sels de cobalt des acides naphténiques et autres sont utilisés avec les peroxydes et hydroperoxydes de méthyléthylcétone et de cyclohexanone.

Les résines contenant des accélérateurs peuvent être stockées pendant une période beaucoup plus longue (jusqu'à 1 mois ou plus) qu'avec l'ajout d'initiateurs. Dans ce dernier cas, la durée de conservation des mélanges ne dépasse généralement pas 10 jours.

La durée de gélification dépend de la température, de la composition de la résine, du système d'amorçage, de la quantité d'additifs de durcissement et à 20°C, elle peut aller de plusieurs minutes à plusieurs heures.

Une partie importante des résines polyester est traitée à des températures élevées (80-160°C) et le peroxyde de benzoyle, l'hyperise ou le peroxyde de dicu-mil sont généralement utilisés.

Riz.2. Influencetempératurerégimesurdegrétransformationsreçumatériel:

UN) 1 - PN-15: hydropyrite: SF-342A - (9 : 1 : 3 );

2 - PN-15: 1 : SF-342A - (9 : 4 : 2 ); 3 - PN-15: SF-342A - (8 : 2

X, % matériauxdepuisdes tensionsPMP: UN - nitron; ? - nylon; ET - VN (TensionNproportionnelforceactuelJ. ).

Une augmentation linéaire du degré de conversion est observée avec l'augmentation de l'intensité du champ magnétique externe.

conclusions

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