Żywica poliestrowa

W wyniku reakcji dwuwartościowych (lub wielowartościowych) alkoholi i kwasów dikarboksylowych w specjalnym procesie destylacji, w kilku etapach reakcji powstaje specjalna żywica syntetyczna – żywica poliestrowa.

Żywica ta może być stosowana na wiele sposobów, na przykład do produkcji żywic odlewniczych lub szpachlówek, ale także do produkcji tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym i mat z włókna szklanego. Do dalszej obróbki stosuje się zawsze nienasycone żywice poliestrowe.

Cechy

Na właściwości techniczne żywic poliestrowych można wpływać w bardzo szerokim zakresie. Na przykład, twardość otrzymanego poliestru w stanie utwardzonym może wahać się od bardzo miękkiej do stosunkowo twardej.

Rozpuszczalność jest taka sama dla wszystkich żywic poliestrowych, rozpuszczają się one tylko w silnych kwasach i zasadach, ale są w dużym stopniu odporne na słabe kwasy i zasady, żywice poliestrowe są również odporne na oleje i benzynę.

Wszystkie żywice poliestrowe są rozpuszczalne w estrach, ketonach i węglowodorach chorinowanych; dzięki tej właściwości są one również często stosowane jako spoiwa lakiernicze.

Łańcuchy polimerów, które są zasadniczo nierozgałęzione, mogą być modyfikowane poprzez włączenie do cząsteczki specjalnych grup w taki sposób, aby cząsteczka mogła być później usieciowana i utwardzona. Z kolei nienasycone żywice poliestrowe utwardza się za pomocą styrenu lub nadtlenków, takich jak nadtlenek dibenzoilu.

Zastosowania

Z jednej strony, żywice poliestrowe mogą być stosowane jako tworzywa sztuczne, w tym zastosowaniu są głównie używane do produkcji uchwytów termoizolacyjnych i elektrycznie izolujących (np. do garnków). Żywice poliestrowe mogą być również stosowane w ten sposób jako materiał izolacyjny, a także do wielu innych produktów, takich jak części samochodowe, umywalki, różnego rodzaju rury, blaty kuchenne i obudowy aparatów.

Żywice poliestrowe mogą być również stosowane do produkcji powłok specjalnych (np. w szkutnictwie), powłok użytkowych i twardych oraz żywic laminujących. W postaci wzmocnionej włóknem szklanym są również często stosowane do produkcji wirników do elektrowni wiatrowych. Tworzywa wzmocnione włóknami mogą być również pokryte tzw. warstwą żelkotową (kolorowa pasta z nienasyconej żywicy poliestrowej zagęszczonej krzemionką), która zwiększa odporność powierzchni tworzyw wzmocnionych włóknami na ścieranie.

Trasa produkcyjna

Proces produkcji jest wieloetapowy (polikondensacja). Po pierwsze, alkohole (np. glikol etylenowy, glicerol, 1,4-butanodiol) są estryfikowane kwasami karboksylowymi (np. kwasem maleinowym) w wysokiej temperaturze w procesie destylacji. W kolejnym etapie woda powstała w wyniku estryfikacji jest usuwana za pomocą środka porującego. Polikondensacja jest tak zwaną reakcją stopniowego wzrostu. W przeciwieństwie do polimeryzacji łańcuchowej, reakcja zatrzymuje się, jeśli wytworzona woda nie jest stale usuwana lub jeśli produkty wyjściowe występują w niewłaściwych proporcjach. Produkcja jest więc skomplikowana i wymaga dużej staranności w wykonaniu.

Różnice między żywicą poliestrową a epoksydową

W praktyce, zaletą żywicy poliestrowej jest to, że jest nieco łatwiejsza w obróbce, a także tańsza niż żywica epoksydowa. Żywica poliestrowa może być również znacznie lepiej przetwarzana z matami z włókna szklanego niż żywica epoksydowa. Dzięki elastycznemu dodawaniu utwardzacza, w przeciwieństwie do żywicy epoksydowej, można tu również dobrze kontrolować czas przetwarzania.

Z drugiej strony, zaletą żywicy epoksydowej jest to, że po utwardzeniu mniej się kurczy, co czyni ją bardziej odpowiednią do produkcji narzędzi i form. Ponieważ nie dochodzi do odparowania styrenu, zmniejsza się również wydzielanie zapachu podczas utwardzania. Również właściwości klejące są znacznie lepsze, szczególnie w przypadku drewna i metalu, co skutkuje również lepszą przyczepnością włókien. Ze względu na znacznie większą odporność na osmozę żywica epoksydowa jest również zalecana do stosowania na wszystkich elementach, które na dużą skalę mają kontakt z wodą, np. przy budowie łodzi. Jednak tak zwana wstępnie przyspieszona żywica poliestrowa na bazie tiksotropowego kwasu ortoftalowego nadaje się również do stosowania w zimnej wodzie i może być w razie potrzeby stosowana również w takich obszarach.

Wniosek

Żywice syntetyczne odgrywają dziś ważną rolę w wielu dziedzinach i nie sposób wyobrazić sobie bez nich naszego współczesnego świata. Jako kleje, materiały do laminowania, materiały izolacyjne i składniki powłok, jak również w postaci utwardzonej jako tworzywa sztuczne, istnieje szeroka gama zastosowań, w których żywice syntetyczne są obecnie wykorzystywane. Żywice syntetyczne, takie jak żywica poliestrowa, odgrywają również decydującą rolę w dziedzinie bardzo lekkich, ale bardzo wytrzymałych tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami, które w przyszłości będą zyskiwały na znaczeniu.