폴리에스터 수지:기본 사항

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폴리에스테르 수지는 특히 해양 산업에서 가장 널리 사용되는 수지 시스템입니다. 지금까지 복합 재료로 제작된 딩기, 요트 및 작업선의 대부분은 이 수지 시스템을 사용합니다.

이와 같은 폴리에스테르 수지는 "불포화" 유형입니다. 불포화 폴리에스터 수지는 열경화성 수지로 적절한 조건에서 액체 또는 고체 상태에서 경화될 수 있습니다. 일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지를 "폴리에스테르 수지" 또는 간단히 "폴리에스테르"라고 합니다. 다양한 특성을 지닌 다양한 산, 글리콜 및 단량체로 만들어진 전체 범위의 폴리에스터가 있습니다.

복합재 산업에서 표준 라미네이팅 시스템으로 사용되는 두 가지 주요 유형의 폴리에스터 수지가 있습니다. Orthophthalic Polyester 수지는 많은 사람들이 사용하는 표준 경제 수지입니다. 이소프탈산 폴리에스테르 수지는 우수한 내수성이 요구되는 해양 산업과 같은 산업에서 선호되는 소재가 되었습니다.

아래 그림은 일반적인 폴리에스터의 이상적인 화학 구조를 보여줍니다. 분자 사슬 내의 에스테르 그룹(CO – O – C)과 반응성 부위(C* =C*)의 위치를 ​​확인하십시오.

대부분의 폴리에스터 수지는 일반적으로 스티렌인 단량체에 폴리에스터 용액으로 구성된 점성의 옅은 색 액체입니다. 최대 50%의 양으로 스티렌을 추가하면 점도가 감소하여 수지를 더 쉽게 취급할 수 있습니다. 스티렌은 또한 부산물의 발생 없이 폴리에스테르의 분자 사슬을 "가교"하여 수지가 액체에서 고체로 경화될 수 있도록 하는 중요한 기능을 수행합니다. 따라서 이러한 수지는 압력을 사용하지 않고 성형할 수 있으며 "접촉" 또는 "저압" 수지라고 합니다. 폴리에스터 수지는 장기간에 걸쳐 스스로 굳거나 "겔화"되기 때문에 보관 수명이 제한적입니다. 종종 이러한 겔화 작용을 늦추기 위해 수지 제조 중에 소량의 억제제가 첨가됩니다.

성형에 사용하려면 폴리에스터 수지는 몇 가지 보조 제품을 추가해야 합니다. 이러한 제품은 일반적으로 다음과 같습니다.

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촉매,

액셀러레이터 또는

요변성, 안료, 충전제 또는 내화학성/내화성을 위한 첨가제

제조자는 수지를 기본 형태로 공급하거나 이미 포함된 상기 첨가제를 공급할 수 있다. 수지는 성형 전에 촉매를 첨가하기만 하면 즉시 성형기의 요구 사항에 맞게 공식화될 수 있습니다. 언급한 바와 같이, 불포화 폴리에스테르 수지는 자체적으로 경화될 충분한 시간이 주어집니다. 이 중합 속도는 실용적인 목적에 비해 너무 느리므로 실제 시간 내에 수지의 중합을 달성하기 위해 촉매와 촉진제가 사용됩니다. 촉매는 중합 반응을 시작하기 위해 사용 직전에 수지 시스템에 첨가됩니다. 촉매는 화학 반응에 참여하지 않고 단순히 프로세스를 활성화합니다. 반응이 작업장 온도 및/또는 더 빠른 속도로 진행될 수 있도록 촉진제가 촉매화된 수지에 첨가됩니다. 촉진제는 촉매가 없을 때 수지에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 폴리에스터 제조업체에서 "미리 가속된" 수지를 만들기 위해 때때로 수지에 첨가합니다.

폴리에스터의 분자 사슬은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 여기서 "B"는 분자의 반응성 부위를 나타냅니다.

스티렌 "S"를 추가하고 촉매의 존재하에 스티렌은 다음과 같이 매우 복잡한 3차원 네트워크를 형성하기 위해 각 반응성 부위에서 중합체 사슬을 가교합니다.

그런 다음 폴리에스터 수지는 "경화"라고 합니다. 이제 내화학성(그리고 일반적으로) 단단한 고체입니다. 가교 또는 경화 과정을 "중합"이라고 합니다. 비가역적인 화학 반응입니다. 이러한 분자 사슬 가교의 "나란한" 특성은 폴리에스터 라미네이트가 충격 하중이 가해질 때 취성으로 고통받는 경향이 있음을 의미합니다.

성형 전에 수지 혼합물을 준비할 때 세심한 주의가 필요합니다. 수지와 모든 첨가제는 촉매를 첨가하기 전에 모든 성분이 고르게 분산되도록 주의 깊게 교반해야 합니다. 수지 혼합물에 공기가 유입되면 최종 성형 품질에 영향을 미치므로 이 교반은 철저하고 주의해야 합니다. 이것은 구조를 약화시킬 수 있는 결과적인 라미네이트 내에 기포가 형성될 수 있기 때문에 보강 재료 층으로 라미네이팅할 때 특히 그렇습니다. 또한 최상의 재료 특성을 제공하기 위해 중합 반응을 제어하기 위해 신중하게 측정된 양으로 촉진제와 촉매를 첨가하는 것이 중요합니다. 촉매가 너무 많으면 겔화 시간이 너무 빨라지고 촉매가 너무 적으면 충분히 경화되지 않습니다.

수지 혼합물의 착색은 안료로 수행할 수 있습니다. 수지 중량의 3% 정도만 첨가하더라도 적합한 안료 재료의 선택은 경화 반응에 영향을 미치고 적합하지 않은 안료를 사용하여 최종 라미네이트를 열화시키기 쉽기 때문에 신중하게 고려해야 합니다.

충전재는 다음과 같은 다양한 이유로 폴리에스터 수지와 함께 광범위하게 사용됩니다.

<울>

성형 비용을 줄이기 위해

성형 과정을 용이하게 하기 위해, 또는

몰딩에 특정 속성을 부여합니다.

필러는 종종 수지 중량의 50%까지 추가되지만 이러한 추가 수준은 라미네이트의 굴곡 및 인장 강도에 영향을 미칩니다. 충전재의 사용은 상당한 발열 가열이 발생할 수 있는 두꺼운 부품의 적층 또는 주조에 유용할 수 있습니다. 특정 충전제를 추가하면 라미네이트의 내화성을 높일 수도 있습니다.

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