Styrenharts med låg volatilitet

I handuppläggnings- och spray-up gjutningsprocesser appliceras harts vanligtvis i lager på en öppen mögel. Speciellt under sprutprocessen atomiseras och sprayas hartset, med några bildande fina partiklar som avsätter på mögelytan. Innan hartset helt botas fortsätter emellertid styren att förädas från det, vilket leder till en ökad koncentration av styren i verkstadsluften. Detta resulterar inte bara i förlusten av styren utan utgör också en potentiell miljörisk. I workshops med dålig ventilation kan koncentrationen av styren i luften bli alltför hög, vilket potentiellt påverkar hälsan hos operatörer som utsätts för denna miljö under en lång period. Därför har olika länder etablerat tröskelgränsvärden (TLV) för styrenkoncentration i luften, vanligtvis baserad på en 8-timmars arbetsdag och en 40-timmars arbetsvecka. Till exempel har både Storbritannien och USA satt TLV för styren vid 100 g/m³, medan Sverige har begränsat den till 50 g/m³.

För att säkerställa att styrenkoncentrationen i verkstadsluft förblir under den angivna TLV är det nödvändigt att förbättra ventilationen. Att förlita sig enbart på ventilation kan emellertid få inomhustemperaturer att sjunka på vintern, vilket ökar uppvärmningskostnaderna, vilket gör det avgörande för att minska volatiliseringen av styren i polyesterharts.

Tidiga lågvolatilitetshartser minskade för volatilisering av styren genom att tillsätta en liten mängd paraffinvax som en volatiliseringsinhibitor. Under härdningsprocessen bildar paraffin en tunn film på hartsytan och fungerar som en luftbarriär. Tillsatsen av paraffin kan emellertid leda till delaminering i laminerade material.

För att förbättra denna situation utvecklades efterföljande formuleringar som kombinerade hög- och lågsmältpunktsparaffiner med olika polymerer, såsom poly (butylensuccinat) och poly (butylakrylat). Dessutom användes en kombination av en förädlingsinhibitor (som paraffin) och en vidhäftningspromotor. Vidhäftningspromotorn kan vara hydrofoba etrar eller estrar som innehåller två kolvätegrupper och minst en dubbelbindning, samt omättad isopren och dess derivat, såsom linolja, dipenten och trimetylolpropan diallyleter. Den typiska tillsatsnivån för paraffin sträcker sig från 0,05% till 0,5% (efter massa), medan vidhäftningspromotorn tillsätts till 0,1% till 2% (efter massa).

Förutom att tillsätta hämmare kan följande metoder användas för att minska styrenens förångning:

1. Minskning av styreninnehåll: Genom att sänka styreninnehållet i formuleringen kan mängden styren som förångas under härdningsprocessen direkt reduceras. Detta uppnås vanligtvis genom att införa andra tvärbindande monomerer eller reaktiva utspädningsmedel för att upprätthålla hartens prestanda.

2. Slutbehandlingstekniker: Introduktion av medelvolatilitets slutbehandlingsmedel i hartset kan minska förångning av styren. Dessa medel kemiskt binder styren i polymerkedjan och minskar därmed frisättningen.

3. Hartsolider med höga folka: Öka andelen fasta komponenter i hartset minskar andelen flyktiga komponenter, vilket minskar styrenens förångning. Detta tillvägagångssätt kräver vanligtvis förbättringar i produktionsprocesser för harts för att säkerställa att högfekande hartser fortfarande har goda appliceringsegenskaper och slutproduktkvalitet.

4. Tillsats av nanomaterial: tillsats av nanomaterial, såsom nanosilika eller nanokalciumkarbonat, till hartset kan hämma styren -förångning genom att förändra hartsets mikrostruktur. Dessa nanomaterial kan öka hartens viskositet och tvärbindningstäthet och därmed minska styrenmigrationen.

5. Förbättring av härdningsprocesser: Optimering av härdningsprocesser, såsom att anta lägre temperaturer och kortare härdningstider, kan minska förångning av styren under härdning. Dessutom kan användning av styrenfria UV-härdande processer effektivt minimera styrenens förångning.

För att ytterligare minska styren-förångning avanceras också processförbättringar kontinuerligt, med handlay-up och spray-up gjutningsprocesser som gradvis övergår till stängd mögelteknologier, såsom hartsöverföring (RTM).