Ненасыщенные полиэфирные смолы и их отверждение¶

Ненасыщенные полиэфирные смолы — это класс реактопластов, представляющих собой растворы ненасыщенных олигоэфиров (полиэфиров) в жидких виниловых мономерах, чаще всего в стироле. При введении инициаторов и ускорителей они способны отверждаться при комнатной или повышенной температуре, образуя трёхмерные сетчатые полимеры. Материал занимает промежуточное положение между термопластами и классическими реактопластами и широко применяется в производстве стеклопластиков, заливочных компаундов, лаков и клеёв.

¶Состав и химическое строение

Основу смолы составляют ненасыщенные олигоэфиры — продукты поликонденсации многоатомных спиртов (пропиленгликоля, диэтиленгликоля) с ненасыщенными дикарбоновыми кислотами (малеиновым и фумаровым ангидридами) и предельными кислотами (фталевым, изофталевым, адипиновым ангидридами). Предельные кислоты регулируют плотность двойных связей и придают отверждённому полимеру нужные свойства.

Олигоэфир растворяют в мономере-разбавителе — стироле, реже в метилметакрилате, винилтолуоле, диаллилфталате. Стирол выполняет двойную функцию: снижает вязкость и участвует в сополимеризации, сшивая макромолекулы. Содержание стирола обычно составляет 25–40 %.

¶Отверждение

Отверждение основано на радикальной сополимеризации двойных связей олигоэфира и мономера. Реакция инициируется пероксидами (пероксид бензоила, метилэтилкетонпероксид, гидропероксид кумола) в сочетании с ускорителями — солями кобальта (нафтенат, октоат) и третичными аминами (диметиланилин). Такая система обеспечивает отверждение при 18–25 °C без нагрева.

Различают три стадии процесса:

• Гель-стадия — образование пространственной сетки, потеря текучести;
• Затвердевание — набор механической прочности;
• Полное отверждение — завершение реакции, достигаемое в течение суток и более.

Скорость и полнота отверждения зависят от температуры, концентрации инициатора и ингибитора (гидрохинона), а также от доступа кислорода, который тормозит поверхностную полимеризацию. Для устранения липкости вводят парафин, образующий защитную плёнку.

¶Классификация

По назначению и свойствам выделяют:

Отдельно выделяют смолы для заливки, гелькоуты и связующие для препрегов.

¶Применение

Основные области — производство стеклопластиков методами ручного формования, пултрузии, RTM и намотки. Из них изготавливают корпуса лодок, автомобильные детали, ёмкости, трубы, кровельные панели, элементы ветрогенераторов. Смолы применяются как заливочные компаунды для электроизоляции, как лаки и клеи, в искусственном камне и декоративных изделиях.

¶Свойства и ограничения

Отверждённые смолы отличаются хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью к воде и умеренно агрессивным средам, технологичностью при переработке. К недостаткам относят усадку при отверждении (5–8 %), горючесть, выделение стирола, ограниченную термостойкость (обычно до 100–150 °C) и чувствительность к УФ-излучению.

¶Техника безопасности

Стирол токсичен и горюч, его пары раздражают слизистые. Работы проводят в вентилируемых помещениях, с применением средств защиты. Пероксидные инициаторы требуют осторожного обращения и хранения отдельно от ускорителей во избежание самовоспламенения.