رزین پلی استر استایرن با فراریت کم

در فرآیندهای قالب‌گیری دستی و اسپری‌آپ، رزین معمولاً به صورت لایه‌های روی یک قالب باز اعمال می‌شود. به خصوص در طی فرآیند اسپری کردن، رزین اتمیزه شده و اسپری می شود و مقداری ذرات ریز تشکیل می شود که روی سطح قالب رسوب می کنند. با این حال، قبل از اینکه رزین به طور کامل عمل کند، استایرن به تبخیر شدن از آن ادامه می‌دهد که منجر به افزایش غلظت استایرن در هوای کارگاه می‌شود. این امر نه تنها منجر به از دست دادن استایرن می شود، بلکه یک خطر بالقوه زیست محیطی نیز به همراه دارد. در کارگاه‌هایی با تهویه ضعیف، غلظت استایرن در هوا می‌تواند بیش از حد بالا باشد و به طور بالقوه بر سلامت اپراتورهایی که در یک دوره طولانی در معرض این محیط هستند تأثیر بگذارد. بنابراین، کشورهای مختلف مقادیر حد آستانه (TLV) را برای غلظت استایرن در هوا ایجاد کرده‌اند که معمولاً بر اساس یک روز کاری 8 ساعته و یک هفته کاری 40 ساعته است. به عنوان مثال، هر دو بریتانیا و ایالات متحده TLV را برای استایرن 100 گرم در متر مکعب تعیین کرده اند، در حالی که سوئد آن را به 50 گرم در متر مکعب محدود کرده است.

برای اطمینان از اینکه غلظت استایرن در هوای کارگاه کمتر از TLV مشخص شده باقی می ماند، لازم است تهویه هوا افزایش یابد. با این حال، تنها تکیه بر تهویه می تواند باعث کاهش دمای داخل در زمستان شود، هزینه های گرمایشی را افزایش داده و کاهش تبخیر استایرن در رزین پلی استر را ضروری می کند.

رزین های اولیه کم فرار، تبخیر استایرن را با افزودن مقدار کمی موم پارافین به عنوان یک بازدارنده تبخیر، کاهش دادند. در طول فرآیند پخت، پارافین یک لایه نازک بر روی سطح رزین تشکیل می دهد که به عنوان یک مانع هوا عمل می کند. با این حال، افزودن پارافین می تواند منجر به لایه برداری در مواد چند لایه شود.

برای بهبود این وضعیت، فرمول‌های بعدی توسعه یافتند که پارافین‌های با نقطه ذوب بالا و پایین را با پلیمرهای مختلف، مانند پلی (بوتیلن سوکسینات) و پلی (بوتیل آکریلات) ترکیب می‌کردند. علاوه بر این، ترکیبی از یک مهارکننده تبخیر (مانند پارافین) و یک تقویت کننده چسبندگی استفاده شد. محرک چسبندگی می تواند اترها یا استرهای آبگریز حاوی دو گروه هیدروکربنی و حداقل یک پیوند دوگانه، و همچنین ایزوپرن غیر اشباع و مشتقات آن، مانند روغن بذر کتان، دی پنتن، و تری متیل پروپان دی آلیل اتر باشد. سطح افزودن معمولی پارافین از 0.05٪ تا 0.5٪ (بر حسب جرم) متغیر است، در حالی که تقویت کننده چسبندگی 0.1٪ تا 2٪ (بر حسب جرم) اضافه می شود.

علاوه بر افزودن بازدارنده ها، از روش های زیر می توان برای کاهش تبخیر استایرن استفاده کرد:

1. کاهش محتوای استایرن: با کاهش محتوای استایرن در فرمولاسیون، میزان تبخیر استایرن در طول فرآیند پخت را می توان به طور مستقیم کاهش داد. این معمولاً با معرفی سایر مونومرهای پیوند متقابل یا رقیق کننده های واکنشی برای حفظ عملکرد رزین به دست می آید.

2. تکنیک های درپوش انتهایی: معرفی عوامل درپوش انتهایی با فراریت کم در رزین می تواند تبخیر استایرن را کاهش دهد. این عوامل به طور شیمیایی استایرن را در زنجیره پلیمر متصل می کنند و در نتیجه آزاد شدن آن را کاهش می دهند.

3. رزین های با جامد بالا: افزایش نسبت اجزای جامد در رزین، نسبت اجزای فرار را کاهش می دهد و در نتیجه تبخیر استایرن را کاهش می دهد. این رویکرد معمولاً نیازمند بهبود در فرآیندهای تولید رزین است تا اطمینان حاصل شود که رزین‌های با جامد بالا هنوز دارای خواص کاربردی خوب و کیفیت محصول نهایی هستند.

4. افزودن نانومواد: افزودن نانومواد مانند نانو سیلیس یا نانو کربنات کلسیم به رزین می تواند با تغییر ریزساختار رزین از تبخیر استایرن جلوگیری کند. این نانومواد می توانند ویسکوزیته رزین و چگالی اتصال متقابل را افزایش دهند و در نتیجه مهاجرت استایرن را کاهش دهند.

5. بهبود فرآیندهای پخت: بهینه سازی فرآیندهای پخت، مانند پذیرش دماهای پایین تر و زمان پخت کوتاه تر، می تواند تبخیر استایرن را در طول پخت کاهش دهد. علاوه بر این، استفاده از فرآیندهای فرآوری فرابنفش بدون استایرن می تواند به طور موثری تبخیر استایرن را به حداقل برساند.

برای کاهش بیشتر تبخیر استایرن، بهبود فرآیند نیز به طور مداوم در حال پیشرفت است، با فرآیندهای قالب گیری دستی و اسپری کردن به تدریج به فناوری های قالب بسته، مانند قالب گیری انتقال رزین (RTM) تغییر می کند.