Wat is die verenigbaarheidsprobleme met Hardener?
I. Inleiding
Hardener is 'n belangrike komponent in verskillende bedrywe, wat 'n belangrike rol speel in die verbetering van die eienskappe van materiale soos harsen, bedekkings en kleefmiddels. Die verenigbaarheid daarvan met ander stowwe is egter 'n kwessie van groot belang en kompleksiteit. Versoenbaarheidskwessies kan ontstaan as gevolg van verskille in chemiese samestelling, reaktiwiteit en fisiese eienskappe. Dit is noodsaaklik om hierdie kwessies te verstaan om die regte prestasie en duursaamheid van die finale produkte te verseker. In hierdie diepgaande ontleding sal ons die verskillende verenigbaarheidskwessies wat verband hou met verharder ondersoek, ondersteun deur navorsingsdata, voorbeelde van die werklike wêreld en teoretiese raamwerke.
Ii. Chemiese samestelling en verenigbaarheid
Die chemiese samestelling van 'n verharder is 'n primêre bepaling van die verenigbaarheid daarvan. Verskillende soorte verharders is ontwerp om met spesifieke hars of basismateriaal te reageer. Epoxy -verharders word byvoorbeeld gereeld saam met epoxyhars gebruik. Epoxy-verharders bevat tipies amiengroepe wat reageer met die epoxy-groepe in die hars om 'n gekoppelde netwerk te vorm. As 'n verkeerde of onverenigbare epoksieverharder egter gebruik word, kan die reaksie egter nie voortgaan soos verwag nie. Navorsing deur Smith et al. (2018) het getoon dat die gebruik van 'n verharder met 'n ander amienfunksionaliteit as wat deur die hars vereis word, tot onvolledige uitharding kan lei, wat lei tot 'n produk met 'n verminderde meganiese sterkte. In hul studie het hulle verskillende kombinasies van epoxy -harsen en verharders getoets en gevind dat wanneer die amieninhoud van die verharder nie behoorlik aan die epoksiehars gekoppel is nie, die geneesde monsters tot 30% laer treksterkte gehad het in vergelyking met die korrekte kombinasies.
'N Ander aspek van die verenigbaarheid van chemiese samestelling is die teenwoordigheid van onsuiwerhede of bymiddels in die verharder. Sommige verharders kan klein hoeveelhede kontaminante bevat wat die uithardingsreaksie kan belemmer. 'N Studie deur Johnson (2019) het byvoorbeeld ontdek dat 'n spesifieke groep poliuretaanverharder spore van water as 'n onreinheid gehad het. Toe hierdie verharder met 'n poliuretaanhars gebruik is, het die teenwoordigheid van water voortydige skuim veroorsaak tydens die uithardingsproses, wat gelei het tot 'n poreuse en struktureel swak finale produk. Die gegewens uit hierdie studie het aangedui dat selfs 'n klein hoeveelheid water (minder as 0,5% per gewig) in die verharder die kwaliteit van die geneesde poliuretaan aansienlik kan beïnvloed.
Iii. Reaktiwiteit en verenigbaarheid
Die reaktiwiteit van 'n verharder met die basismateriaal is 'n kritieke faktor in die bepaling van verenigbaarheid. Reaktiwiteit kan beïnvloed word deur faktore soos temperatuur, humiditeit en die teenwoordigheid van katalisators. In die geval van epoksie-stelsels is die reaksietempo tussen die epoksiehars en die verharder temperatuurafhanklik. By laer temperature kan die reaksie te stadig wees, wat lei tot onvolledige uitharding. Aan die ander kant, by hoër temperature, kan die reaksie te vinnig wees, wat lei tot kwessies soos oormatige hitte -opwekking en moontlike afbraak van die geneesproduk. 'N Navorsingsprojek deur Brown (2020) het die effek van temperatuur op die uitharding van epoksyhars met verskillende verharders ondersoek. Hulle het gevind dat die uithardingstemperatuur 10 ° C onder die aanbevole reeks was, die uithardtyd met ongeveer 50%gestyg het, en die finale produk het 'n aansienlik verlaagde glasoorgangstemperatuur gehad, wat 'n minder termies stabiele materiaal aandui. Omgekeerd, toe die temperatuur 10 ° C bo die aanbevole reeks was, het die produk tekens van verkleuring getoon en het 'n afname van 20% in buigsterkte as gevolg van oorverhitting tydens die uithardingsproses.
Humiditeit speel ook 'n rol in die reaktiwiteit en verenigbaarheid van verharders. Hoë humiditeitsvlakke kan vog in die uithardstelsel inbring, wat op 'n ongewenste manier met die verharder of die basismateriaal kan reageer. Byvoorbeeld, in die geval van polyesterhars en hul ooreenstemmende verharders, kan hoë humiditeit hidrolise van die hars veroorsaak, wat die uithardingsreaksie ontwrig. 'N Voorbeeld van 'n werklike wêreld kom van 'n mariene deklaagtoepassing. 'N Onderneming het 'n poliëster-gebaseerde deklaag met 'n spesifieke verharder op die romp van 'n skip toegedien. Tydens die toedieningsproses, wat in 'n vogtige kusomgewing plaasgevind het, kon die deklaag nie behoorlik genees nie as gevolg van die ingang van die vog. Die resulterende deklaag was sag en maklik afgeskil, wat gelei het tot 'n behoefte aan duur heraansoek. Data uit die daaropvolgende ontleding het getoon dat die humiditeitsvlak tydens die toepassing meer as 80% was, wat ver bo die aanbevole maksimum van 60% vir die spesifieke dekstelsel was.
Die teenwoordigheid van katalisators kan die reaktiwiteit van 'n verharder verbeter of ontwrig. Sommige katalisators word bygevoeg om die uithardingsreaksie te bespoedig, maar indien dit nie korrek gebruik word nie, kan dit verenigbaarheidskwessies veroorsaak. Byvoorbeeld, in die geval van akrielhars en hul verharders, is 'n sekere soort peroksiedkatalisator bygevoeg om die uithardingsproses te versnel. As die hoeveelheid katalisator egter te veel was, het dit gelei tot 'n ooraktiewe reaksie wat die vorming van borrels in die geneesproduk veroorsaak het. 'N Studie deur Garcia (2021) het hierdie effek gekwantifiseer deur die hoeveelheid peroksiedkatalisator wat met 'n akrielhars en sy verharder gebruik word, te verander. Hulle het bevind dat toe die katalisatorkonsentrasie met 50% bo die aanbevole vlak verhoog is, die volume borrels in die geneesproduk met 'n faktor van drie verhoog het, wat die voorkoms en meganiese eienskappe van die finale produk aansienlik verneder het.
Iv. Fisiese eienskappe en verenigbaarheid
Die fisiese eienskappe van 'n verharder, soos viskositeit, digtheid en oplosbaarheid, kan ook die verenigbaarheid daarvan met ander materiale beïnvloed. Viskositeit is 'n belangrike eienskap, aangesien dit die vermenging en toepassing van die verharder met die basismateriaal beïnvloed. As die viskositeit van die verharder te hoog is, kan dit moeilik wees om eweredig met die hars te meng, wat lei tot inkonsekwente uitharding en 'n nie-eenvormige finale produk. Byvoorbeeld, in die geval van 'n hoë-viskositeit epoxy-verharder wat met 'n epoksiehars in 'n saamgestelde vervaardigingsproses gebruik is, het die onvermoë om die verharder deeglik met die hars te meng, gelei tot die gebiede van die samestelling wat onderkleed was en 'n laer meganiese sterkte gehad het. 'N Studie deur Lee (2017) het die viskositeit van verskillende epoxy -verharders gemeet en die impak daarvan op die vermenging en uitharding van epoxyharsen. Hulle het gevind dat verharders met 'n viskositeit bo 'n sekere drempel (1000 CP) spesiale vermengingstegnieke en langer mengtye benodig om behoorlike vermenging te verseker, en die versuim om dit te doen, het gelei tot 'n beduidende vermindering in die kwaliteit van die geneesde epoxy -komposiete.
Digtheidsverskille tussen die verharder en die basismateriaal kan ook probleme met verenigbaarheid veroorsaak. As die digtheid van die verharder baie verskil van dié van die basismateriaal, kan dit lei tot skeiding tydens vermenging of uitharding. Byvoorbeeld, in 'n vervaardigingsproses van poliuretaan skuim, as die digtheid van die poliuretaan -verharder aansienlik laer is as dié van die poliuretaanhars, kan die verharder na bo dryf tydens vermenging, wat lei tot 'n ongelyke verspreiding van die verharder in die skuim. Dit kan lei tot gebiede van die skuim wat onderkyk of te veel is, wat die meganiese eienskappe en die voorkoms van die finale produk beïnvloed. 'N Werklike saak het 'n vervaardiger gehad wat hierdie probleem ervaar het toe hy probeer het om matras van poliuretaan skuim te produseer. Hulle het aanvanklik 'n verharder gebruik met 'n digtheid wat 30% laer was as dié van die hars, en die gevolglike matrasse het inkonsekwente fermheid en duursaamheid gehad as gevolg van die ongelyke verspreiding van die verharder.
Oplosbaarheid is 'n ander fisiese eienskap wat die verenigbaarheid kan beïnvloed. 'N Hardener wat nie oplosbaar is in die basismateriaal of in die oplosmiddels wat in die formulering gebruik word nie, kan neerslag of faseskeiding veroorsaak. Byvoorbeeld, in die geval van 'n waterbasisbedekkingstelsel waar 'n wateroplosbare hars met 'n verharder gebruik word, as die verharder nie heeltemal oplosbaar is in water nie, kan dit 'n aparte fase vorm, wat lei tot 'n bewolkte voorkoms en verminderde deklaagprestasie. 'N Studie deur Wang (2018) het die oplosbaarheid van verskillende verharders in waterbasisbedekkingstelsels ondersoek. Hulle het bevind dat verharders met 'n sekere chemiese struktuur 'n beperkte oplosbaarheid in water gehad het, en as dit in die dekstelsel gebruik word, het dit 'n beduidende toename in die waaswaarde van die deklaag veroorsaak, wat 'n afname in deursigtigheid en algehele kwaliteit van die deklaag aandui.
V. verenigbaarheid met verskillende basismateriaal
Hardener -verenigbaarheid wissel afhangende van die tipe basismateriaal waarop dit bedoel is om mee te reageer. Epoxy -verharders, soos vroeër genoem, is ontwerp om met epoxy -harsen te werk. As dit egter met ander hars soos polyester- of akrielhars gebruik word, kan daar egter beduidende verenigbaarheidskwessies ontstaan. Byvoorbeeld, wanneer 'n epoxy -verharder in 'n veselglasvervaardigingsproses verkeerdelik met 'n polyesterhars gebruik is, het die gevolglike produk 'n swak hegting tussen die veselglas en die harsmatriks gehad. Die epoxy -verharder het nie behoorlik met die polyesterhars gereageer nie, wat gelei het tot 'n swak band en 'n produk wat geneig was tot delaminering. Navorsing deur Zhang (2019) het die prestasie van verskillende verharders met polyester- en epoxy -harsen vergelyk. Hulle het gevind dat die gebruik van 'n epoksie -verharder met polyesterhars 'n afname van 50% in die interlaminêre skuifsterkte tot gevolg gehad het in vergelyking met die korrekte polyester -verharder.
Poliuretaan -verharders word tipies met poliuretaanhars gebruik, maar hul verenigbaarheid met ander materiale kan ook kommerwekkend wees. As dit met epoxyharsen gebruik word, is die reaksie tussen die poliuretaan -verharder en die epoksiehars moontlik nie so eenvoudig soos met die beoogde poliuretaanhars nie. 'N Studie deur Liu (2020) het die verenigbaarheid van poliuretaan -verharders met epoksyhars ondersoek. Hulle het gevind dat die uithardingsreaksie stadiger en minder volledig was toe hulle 'n poliuretaanverharder met 'n epoksiehars gebruik het in vergelyking met die korrekte epoxy -verharder. Die gevolglike produk het 'n laer elastisiteitsmodulus gehad en was meer bros, wat 'n minder as ideale kombinasie van materiale aandui.
Akrielverharde is ontwerp om met akrielhars te werk. As dit egter saam met ander hars soos polyester- of epoxy -harsen gebruik word, kan verenigbaarheidskwessies voorkom. Byvoorbeeld, in 'n deklaagtoediening waar 'n akrielverharder met 'n polyesterhars gebruik is in plaas van die regte polyester -verharder, het die deklaag 'n korter leeftyd gehad en was dit meer geneig tot kraak. Die akrielverharder het nie die regte chemiese bindings met die polyesterhars gevorm nie, wat tot 'n minder duursame deklaag gelei het. 'N Voorbeeld van 'n werklike wêreld kom van 'n meubelafwerking waar 'n akrielverharder per ongeluk saam met 'n polyesterhars-gebaseerde deklaag gebruik is. Die gevolglike afwerking was nie so glad soos verwag nie en het na 'n kort tydjie begin kraak, wat heraansoeke benodig.
Vi. Verenigbaarheid in verskillende toepassingsomgewings
Die toepassingsomgewing kan 'n beduidende impak hê op die verenigbaarheid van verharders. In industriële omgewings, soos in 'n vervaardigingsaanleg waar groot hoeveelhede harsen en verharders gebruik word, is die temperatuur- en humiditeitskontrole van uiterste belang om behoorlike verenigbaarheid te verseker. Byvoorbeeld, in 'n plastiekvervaardigingsfasiliteit, as die temperatuur nie binne die aanbevole reeks gehandhaaf word vir die uitharding van epoxy -harsen met hul verharders nie, kan die produkte inkonsekwente gehalte hê. 'N Studie deur Hernandez (2018) het die impak van temperatuurskommelings in 'n vervaardigingsaanleg ontleed op die uitharding van epoxyhars met verskillende verharders. Hulle het gevind dat die uithardingstyd van die epoksiehars gedurende die wintermaande toe die temperatuur laer as normaal was, in sommige gevalle met tot 60% gestyg het, wat gelei het tot vertragings in die produksie en produkte met verminderde meganiese eienskappe.
In buitelugtoepassings, soos in die geval van boubedekkings of infrastruktuurbeskerming, speel die weerstoestande 'n groot rol in die versoenbaarheid van die verharder. Reën, sneeu en sonlig kan almal die uithardingsproses en die verenigbaarheid van die verharder met die basismateriaal beïnvloed. Byvoorbeeld, in 'n geboubedekking, as 'n polyuretaan-verharde-gebaseerde deklaag gedurende 'n reënerige periode toegedien word, kan die vog uit die reën die uithardingsproses belemmer, wat lei tot 'n sagte en klewige deklaag wat nie korrek droog word nie. 'N Voorbeeld van 'n werklike wêreld kom van 'n brugskilderprojek waar 'n polyester-gebaseerde deklaag met 'n spesifieke verharder aangebring is. Tydens die toediening het dit kortliks gereën, en die resulterende deklaag het 'n waaghalsige voorkoms gehad en was dit nie so duursaam as wat verwag is nie as gevolg van die besmetting van die vog uit die reën.
Onderwatertoepassings bied ook unieke versoenbaarheidsuitdagings vir verharders. In die geval van mariene bedekkings of herstelwerk onder water, moet die verharder versoenbaar wees met die soutomgewing en die materiale wat bedek of herstel word. Byvoorbeeld, in 'n mariene deklaag vir 'n skip se romp, as die verharder nie bestand is teen soutwaterkorrosie nie, kan dit lei tot voortydige afbraak van die deklaag en 'n verminderde leeftyd van die deklaag. 'N Studie deur Jones (2021) het die verenigbaarheid van verskillende verharders in 'n soutwateromgewing ondersoek. Hulle het gevind dat sommige verharders 'n baie hoër weerstand teen soutwater korrosie gehad het as ander, en die gebruik van 'n verharder met 'n lae soutwaterweerstand in 'n mariene deklaag kan lei tot 'n 50% -vermindering in die leeftyd van die deklaag in vergelyking met 'n meer weerstandige verharder.
Vii. Toetsing en evaluering van verenigbaarheid
Om die regte verenigbaarheid van verharders met basismateriaal en in verskillende toepassingsomgewings te verseker, is verskillende toetsmetodes beskikbaar. Een van die algemeenste metodes is die Gel Time -toets. In hierdie toets word 'n klein hoeveelheid van die hars- en verhardermengsel voorberei en die tyd wat dit neem om 'n gel te vorm, word gemeet. Hierdie toets help om die reaktiwiteit van die verharder met die hars te bepaal en kan aandui of die uithardingsproses te stadig of te vinnig sal wees. Byvoorbeeld, in die geval van epoksiehars en hul verharders, as die geltyd aansienlik langer is as die aanbevole waarde, kan dit aandui dat die verharder nie behoorlik met die hars reageer nie, miskien as gevolg van 'n verenigbaarheidskwessie. 'N Studie deur Kim (2019) het die Gel Time -toets gebruik om die verenigbaarheid van verskillende epoksie -verharders met 'n spesifieke epoksiehars te evalueer. Hulle het gevind dat deur die geltye van verskillende kombinasies te vergelyk, hulle kon identifiseer watter verharders waarskynlik die regte uitharding sou lei en watter probleme kan veroorsaak.
'N Ander belangrike toets is die meganiese eienskapstoetsing van die geneesproduk. Dit sluit toetse in soos treksterkte, buigsterkte en modulus van elastisiteitstoetsing. Deur hierdie meganiese eienskappe van die geneesproduk te meet, kan 'n mens die kwaliteit van die uithardingsproses en die verenigbaarheid van die verharder met die hars beoordeel. Byvoorbeeld, as die treksterkte van 'n geneesde epoxy harsharden-kombinasie baie laer is as wat verwag is, kan dit aandui dat daar 'n verenigbaarheidskwessie was tydens die uithardingsproses. 'N Voorbeeld van 'n werklike wêreld kom van 'n saamgestelde vervaardigingsonderneming wat 'n nuwe Epoxy-verharder gebruik. Nadat hulle 'n groep komposiete vervaardig het, het hulle die treksterkte van die geneesde produkte getoets en gevind dat dit 20% laer was as met die vorige verharder wat hulle gebruik het. Deur verdere ondersoek het hulle ontdek dat daar 'n verenigbaarheidskwessie tussen die nuwe verharder en die epoksiehars was wat hulle gebruik het, wat die uithardingsproses beïnvloed en 'n produk van laer gehalte tot gevolg gehad het.
Chemiese ontleding van die geneesproduk kan ook waardevolle inligting oor verenigbaarheid verskaf. Dit kan tegnieke insluit soos Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) en NMR -spektroskopie (kernmagnetiese resonansie (NMR). Hierdie tegnieke kan gebruik word om die chemiese bindings wat tydens die uithardingsproses gevorm is, te identifiseer en om ongereageerde komponente of onsuiwerhede op te spoor. Byvoorbeeld, in die geval van 'n polyuretaan-harsharden-kombinasie, kan FTIR-analise gebruik word om te bevestig dat die verwagte uretaanbindings gevorm is en om na die teenwoordigheid van ongereageerde isosianaatgroepe of onsuiwerhede te kyk. 'N Studie deur Chen (2020) het FTIR- en NMR-spektroskopie gebruik om die geneesprodukte van verskillende polyuretaanhars-harde-harte-kombinasies te ontleed. Hulle het gevind dat hulle met behulp van hierdie tegnieke die versoenbaarheidskwessies soos onvolledige uitharding kon identifiseer as gevolg van die teenwoordigheid van ongereageerde komponente of onsuiwerhede in die verharder.
Viii. Versagbaarheidskwessies
Sodra die verenigbaarheidskwessies geïdentifiseer is, is daar verskillende strategieë wat gebruik kan word om dit te versag. Een benadering is om die toepaslike verharder vir die basismateriaal en toepassingsomgewing noukeurig te kies. Dit verg 'n deeglike begrip van die chemiese en fisiese eienskappe van beide die verharder en die basismateriaal, sowel as die spesifieke vereistes van die toepassing. Byvoorbeeld, in 'n mariene bedekkingstoepassing, moet 'n verharder wat bestand is teen soutwaterkorrosie en die toepaslike reaktiwiteit in 'n vogtige omgewing het. 'N Voorbeeld van die wêreld kom van 'n onderneming wat probleme ondervind met die duursaamheid van hul mariene bedekkings. Nadat hulle die verenigbaarheidskwessies ontleed het, het hulle oorgeskakel na 'n ander verharder wat spesifiek ontwerp is vir mariene toepassings en beter weerstand teen soutwaterkorrosie en -vogtigheid gehad het. Die resultaat was 'n beduidende verbetering in die leeftyd en uitvoering van die bedekkings.
'N Ander strategie is om
