Styrenpolyesterharpiks med lav flyktighet

I håndoppleggings- og spray-up-støpeprosesser påføres harpiks vanligvis i lag på en åpen form. Spesielt under spray-up-prosessen forstøves og sprayes harpiksen, med noen som danner fine partikler som avsettes på formoverflaten. Men før harpiksen herder helt, fortsetter styren å fordampe fra den, noe som fører til en økt konsentrasjon av styren i verkstedluften. Dette resulterer ikke bare i tap av styren, men utgjør også en potensiell miljøfare. I verksteder med dårlig ventilasjon kan konsentrasjonen av styren i luften bli for høy, noe som potensielt kan påvirke helsen til operatører som er utsatt for dette miljøet over lang tid. Derfor har ulike land etablert terskelgrenseverdier (TLV) for styrenkonsentrasjon i luften, typisk basert på en 8-timers arbeidsdag og en 40-timers arbeidsuke. For eksempel har både Storbritannia og USA satt grenseverdien for styren til 100 g/m³, mens Sverige har begrenset den til 50 g/m³.

For å sikre at styrenkonsentrasjonen i verkstedluften holder seg under spesifisert TLV, er det nødvendig å forbedre ventilasjonen. Men å stole utelukkende på ventilasjon kan føre til at innendørstemperaturene synker om vinteren, noe som øker oppvarmingskostnadene, noe som gjør det avgjørende å redusere fordampningen av styren i polyesterharpiks.

Tidlige lavflyktige harpikser reduserte styrenfordampning ved å tilsette en liten mengde parafinvoks som fordampningshemmer. Under herdeprosessen danner parafinen en tynn film på harpiksoverflaten, som fungerer som en luftbarriere. Tilsetning av parafin kan imidlertid føre til delaminering i laminerte materialer.

For å forbedre denne situasjonen ble påfølgende formuleringer utviklet som kombinerte høy- og lavsmeltepunktparafiner med forskjellige polymerer, som poly(butylensuccinat) og poly(butylakrylat). I tillegg ble en kombinasjon av en fordampningsinhibitor (som parafin) og en adhesjonsfremmer brukt. Adhesjonsfremmeren kan være hydrofobe etere eller estere som inneholder to hydrokarbongrupper og minst én dobbeltbinding, så vel som umettet isopren og dets derivater, slik som linolje, dipenten og trimetylolpropandiallyleter. Det typiske tilsetningsnivået av parafin varierer fra 0,05 % til 0,5 % (etter masse), mens adhesjonsfremmeren tilsettes ved 0,1 % til 2 % (etter masse).

I tillegg til å legge til inhibitorer, kan følgende metoder brukes for å redusere styrenfordampning:

1. Redusere styreninnhold: Ved å senke styreninnholdet i formuleringen kan mengden styren som fordamper under herdeprosessen reduseres direkte. Dette oppnås vanligvis ved å introdusere andre tverrbindende monomerer eller reaktive fortynningsmidler for å opprettholde harpiksytelsen.

2. End-Capping-teknikker: Introduksjon av lavflyktige ende-capping-midler i harpiksen kan redusere styrenfordampning. Disse midlene binder styren kjemisk i polymerkjeden, og reduserer dermed frigjøringen.

3. Harpikser med høye faste stoffer: Å øke andelen faste komponenter i harpiksen reduserer andelen flyktige komponenter, og reduserer dermed styrenfordampningen. Denne tilnærmingen krever typisk forbedringer i harpiksproduksjonsprosesser for å sikre at harpikser med høy faststoffinnhold fortsatt har gode påføringsegenskaper og sluttproduktkvalitet.

4. Tilsetning av nanomaterialer: Tilsetning av nanomaterialer, som nanosilica eller nanokalsiumkarbonat, til harpiksen kan hemme styrenfordampning ved å endre harpiksens mikrostruktur. Disse nanomaterialene kan øke harpiksviskositeten og tverrbindingstettheten, og dermed redusere styrenmigrasjonen.

5. Forbedre herdeprosesser: Optimalisering av herdeprosesser, som å ta i bruk lavere temperaturer og kortere herdetider, kan redusere styrenfordampning under herding. I tillegg kan bruk av styrenfrie UV-herdeprosesser effektivt minimere styrenfordampning.

For ytterligere å redusere styrenfordampning, utvikles også prosessforbedringer kontinuerlig, med håndopplegging og sprøytestøpeprosesser som gradvis går over til lukkede formteknologier, som Resin Transfer Molding (RTM).