Полиэфирные смолы. Общая информация.

Внешний вид
Исходные полиэфирные смолы представляют из себя вязкие медоподобные жидкости от светло-желтого до темно-коричневого цвета. При введении небольшого количества отвердителей полиэфирные смолы сначала густеют постепенно превращаясь в студнеообразное состояние, после чего становятся резиноподобными и наконец твердыми, нарастворимыми и неплавкими. Этот процесс, называемый отверждением, происходит при обычной температуре в течении нескольких часов. В твердом состоянии полиэфирные смолы представляют из себя прочные жесткие материалы, легко окрашиваемые в любые цвета, и чаще всего используются в сочетании со стеклотканями (такие материалы называются - полиэфирные стеклопластики) в качестве конструкционных материалов для производства самых разнообразных изделий.

Главные достоинства
Отвержденные полиэфирные смолы представляют из себя великолепные конструкционные материалы, обладающие высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, отличными диэлектрическими свойствами, высокой химической стойкостью, экологической безопасностью в процессе эксплуатации. Некоторые механические свойства полиэфирных смол, применяемых в сочетании со стеклотканями, приближаются к свойствам конструкционных сталей или даже превышают их.
Технология изготовления изделий из полиэфирных смол проста, безопасна и дешева, т.к полиэфирные смолы отверждаются при комнатной температуре без приложения давления, без выделения летучих и других побочных продуктов с небольшой усадкой. Поэтому для изготовления изделий не требуются ни сложное громоздкое дорогостоящее  оборудование, ни тепловая энергия, что позволяет быстро освоить как малотоннажное, так и крупнотоннажное производство изделий.
К вышеперечисленным достоинствам полиэфирных смол необходимо добавить их низкую стоимость, которая в два раза ниже стоимости эпоксидных смол.
Следует отметить, что в настоящее время производство ненасыщенных полиэфирных смол как в нашей стране, так и за рубежом продолжает увеличиваться и эта тенденция сохранится в будущем.

Недостатки
Конечно у полиэфирных смол есть и свои недостатки. Так, часто используемый в качестве растворителя стирол токсичен и огнеопасен. В настоящее время разработаны марки, не содержащие стирола.
Другим недостатком является - горючесть. Немодифицированные ненасыщенные полиэфирные смолы горят подобно твердым породам дерева. Эта проблема решается путем введения в их состав порошковых наполнителей (трехокиси сурьмы, хлор- и фосфоросодержащих низкомолекулярных органических соединений и др.) или химическим модифицированием путем введения хлорэндиковой, тетрахлорфталевой кислот, а также мономеров: хлорстирола, винилхлоацетата и других хлорсодерщащих соединений.

Состав
По составу ненасыщенные полиэфирные смолы представляют собой многокомпонентную смесь химических веществ различной природы, выполняющих определенные функции. Основные компоненты из которых состоят полиэфирные смолы и и выполняемые ими функции описаны в таблице:

Полиэфир, являющийся основным компонентом, представляет собой продукт реакции поликонденсации многоатомных спиртов с многоосновными кислотами или ангидридами, содержащих эфирные группы в основной цепи -СО-С. В качестве многоатомных спиртов чаще всего используют этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин и дипропиленгликоль. В качестве кислот и ангидридов используются фумаровая кислота, адипиновая кислота, малеиновый ангидрид и фталевый ангидрид. В состоянии готовности к переработке полиэфир имеет невысокую молекулярную массу (порядка 2000), а в процессе формования изделий после введения инициаторов отверждения превращается в полимер с высокой молекулярной массой и трехмерной сетчатой структурой, обуславливающей высокую прочность и химическую стойкость материала.
Второй необходимый компонент это мономер - растворитель. Причем растворитель играет двоякую роль. С одной стороны он снижает вязкость смолы до уровня, необходимого для переработки, т.к. сам полиэфир слишком густой. С другой стороны мономер - растворитель активно участвует в сополимеризации с полиэфиром, обеспечивая приемлемую скорость полимеризации и высокую глубину отверждения материала (сами по себе полиэфиры отверждаются очень медленно). Чаще всего для этой цели используется стирол, который хорошо растворим, очень эффективен и дешев, однако имеет недостаток - токсичность и горючесть.
Компонентом, необходимым для перевода полиэфирных смол из жидкого состояния в твердое, является инициатор отверждения - перекись или гидроперекись. При взаимодействии с другим необходимым компонентом - ускорителем инициатор распадается на свободные радикалы, которые возбуждают цепной процесс полимеризации, превращая молекулы полиэфира также в свободные радикалы. Цепная реакция протекает с большой скоростью и с выделением большого количества тепла. Инициатор вводится в состав смолы непосредственно перед формованием. После введения инициатора заполнение формы должно быть осуществлено за 12-24 часа, т.к. по истечении этого времени смола превратится в студнеообразное состояние.
Четвертым компонентом ненасыщеных полиэфирных смол является ускоритель (катализатор) отверждения, который как было сказано выше нужен для реакции с инициатором, в результате которой образуются свободные радикалы, инициирующие процесс полимеризации. Ускоритель может вводиться в состав полиэфиров как на стадии изготовления, так и непосредственно при переработке перед введением инициатора. Наиболее эффективными ускорителями для отверждения полиэфиров при комнатной температуре являются соли кобальта, в частности нафтенат и октоат кобальта, выпускаемые под торговыми марками НК и ОК соответственно.
Полимеризацию полиэфирных смол надо не только активировать и ускорять, но иногда и замедлять. Дело в том, что полиэфирные смолы и без инициаторов и ускорителей сами могут образовывать свободные радикалы и преждевременно полимеризоваться в процессе хранения. Для предотвращения преждевременной полимеризации нужен ингибитор (замедлитель) отверждения. Механизм его действия заключается во взаимодействии с периодически возникающими свободными радикалами с образованием малоактивных радикалов или соединений нерадикальной природы. В качестве ингибиторов применят фенол, трикрезол, хиноны и некоторые органические кислоты. Ингибиторы вводятся в состав полиэфиров в весьма небольшом количестве (порядка 0, 02-0, 05%) на стадии изготовления.
Компоненты, описанные выше, являются основными из которых собственно состоят полиэфирные смолы как связующие. Однако на практике при формовании изделий в полиэфиры вводится огромное количество добавок, несущих самые разнообразные функции и модифицирующих свойства исходных смол. К таким компонентам относятся порошковые наполнители, вводимые с целью удешевления, снижения усадки, повышения огнестойкости; армирующие наполнители (стеклоткани), применяемые с целью повышения механических свойств, красители, пластификаторы, стабилизаторы и другие.