Қатерлермен үйлесімділік мәселелері қандай?
I. КІРІСПЕ
Мінсіз құрал - бұл түрлі салалардағы маңызды компонент, шайырлар, жабындар және желім сияқты материалдардың қасиеттерін жақсартуда маңызды рөл атқарады. Алайда, оның басқа заттармен үйлесімділігі - бұл өте маңызды және күрделілік мәселесі. Сыйысымдылық мәселелері химиялық құрамдағы айырмашылықтарға, реактивтілікке және физикалық қасиеттерге байланысты туындауы мүмкін. Бұл мәселелерді түсіну түпкілікті өнімнің дұрыс жұмыс істеуі мен беріктігін қамтамасыз ету үшін қажет. Бұл терең талдауда біз қорғаныс мәселелері, зерттеу мәліметтері, нақты-әлемдік мысалдар және теориялық негіздермен байланысты әр түрлі үйлесімділік мәселелерін зерттейміз.
Ii. Химиялық құрамы және үйлесімділік
Халықтандырғыштың химиялық құрамы оның үйлесімділігінің негізгі анықтамасы болып табылады. Әр түрлі қатайтқыштар белгілі бір шайырлармен немесе негізгі материалдармен реакцияға арналған. Мысалы, эпоксидтер қатайтқыштары жиі эпоксидикалық шайырлармен қолданылады. Эпоксидті қатайтқыштар, әдетте, крестпен байланысқан желіні қалыптастыру үшін шайырдағы эпоксидтер топтарымен жұмыс істейтін амин топтары бар. Алайда, егер қате немесе үйлеспейтін эпоксидті беріктік қолданылса, реакция күткендей жалғаспауы мүмкін. Смит және басқалар бойынша зерттеулер. (2018) Теринмен талап етілгеннен басқа амин функционалдылығы бар күш-жібітудің қолданылуын қолданып, аяқталмаған емдеуге әкелуі мүмкін, нәтижесінде механикалық беріктігі азайды. Зерттеулерінде олар эпоксидтер шайырлары мен қатайтқыштардың түрлі комбинацияларын сынап, күш-қатпардың амин мөлшері эпоксидикалық шайырға дұрыс сәйкес келмеген кезде, емделген үлгілер дұрыс сәйкес келген комбинациялармен салыстырғанда 30% -ға төмен болды.
Химиялық композицияның үйлесімділігінің тағы бір аспектісінің құрамы - беріктендіруге қоспалар немесе қоспалардың болуы. Кейбір қатайтқыштарда аз мөлшерде ластаушы заттар болуы мүмкін, олар емделу реакциясына кедергі келтіруі мүмкін. Мысалы, Джонсонның зерттеуі (2019) Полиуретанды қатайтқыштың белгілі бір партиясының құрамында судың іздері болғанын анықтады. Бұл қатайтқыш полиуретанды шайырмен қолданылған кезде, судың болуы кеуекті және құрылымдық және құрылымдық әлсіз түпкілікті өнімге апаратын процесті емдеу кезінде ерте көбейту тудырды. Осы зерттеуден алынған мәліметтерді егер көп мөлшерде су (салмағы бойынша 0,5% -дан аз) болса, оны бұтақтардағы (салмағы бойынша 0,5% -дан аз), емделген полиуретанның сапасына айтарлықтай әсер етуі мүмкін екенін көрсетті.
Iii. Реактивтілік және үйлесімділік
Базалық материалмен беріктің реактивтілігі үйлесімділікті анықтаудағы маңызды фактор болып табылады. Реактивтілікке температура, ылғалдылық және катализаторлардың болуы сияқты факторларға әсер етуі мүмкін. Эпокси жүйелері болған жағдайда эпоксидтер шайыры мен меңгеруші арасындағы реакция жылдамдығы температураға байланысты. Төмен температурада реакция тым баяу болуы мүмкін, бұл толық емес емдеуге әкелуі мүмкін. Екінші жағынан, жоғары температурада реакция тым жылдам болуы мүмкін, нәтижесінде ыстықты шамадан тыс жылу шығару және емделген өнімнің деградациясы сияқты мәселелер туындауы мүмкін. Браун (2020) ғылыми-зерттеу жобасы температураның әсерін әр түрлі қатайтқыштармен эпоксидтер шайырларын емдеуге қатысты зерттеді. Олар емделу температурасы 10 ° C болған кезде, ұсынылған ауқымнан 10 ° C болған кезде, емделу уақыты шамамен 50% -ға өсті, ал түпкілікті өнім аз мөлшерде термиялық тұрақты материалды білдірді. Керісінше, температура ұсынылған ауқымнан 10 ° C болса, өнім түссіздену белгілерін көрсетті және емделу кезінде қызып кетуіне байланысты икемді күштің 20% төмендеуі болды.
Ылғалдылық реактивтілік пен қатайтқыштардың үйлесімділігі рөлін де ойнатады. Ылғалдылығы жоғары деңгейлер ылғалдандырғышпен немесе негізгі материалмен қажетсіз түрде реакция жасай алатын емдеу жүйесіне ылғал енгізе алады. Мысалы, полиэстер шайырлары және олардың тиісті қаттылығы жағдайында жоғары ылғалдылық шайырдың гидролизіне әкелуі мүмкін, бұл емделу реакциясын бұзады. Нақты әлемдік мысал теңіз жабынынан қосылады. Компания кеменің корпусында белгілі бір қатпарлы полиэфирге негізделген жабын қолданып келді. Қолдану барысында ылғалды жағалау ортасында болған, жабық ылғалдың пайда болуына байланысты дұрыс емде алмады. Алынған қаптау жұмсақ және оңай қабығы аршылды, қымбатқа түседі. Кейінгі талдаудың деректері қолдануға арналған Ылғалдылық деңгейі 80% -дан асатынын көрсетті, бұл белгілі бір жабындық жүйеге ұсынылған ең көбі 60% жоғары болды.
Катализаторлардың болуы егер күштің реактивтілігін арттыра немесе бұзуы мүмкін. Кейбір катализаторлар емделу реакциясын тездету үшін қосылады, бірақ егер дұрыс қолданылмаса, олар үйлесімділік мәселелеріне әкелуі мүмкін. Мысалы, акрилдік шайырлар мен олардың қатайтқыштары жағдайында емделу процесін жеделдету үшін пероксид катализаторының белгілі бір түрі қосылды. Алайда, егер катализатордың мөлшері тым көп болса, ол емделген өнімдегі көпіршіктердің пайда болуына себеп болды. Гарсияның зерттеуі (2021) осы әсерді акрил шайырымен және оның төсегіші бар пероксид катализаторының мөлшеріне байланысты мөлшерленеді. Олар катализатор шоғырлануы ұсынылған деңгейден 50% -ға жоғары болған кезде, емделген өнімдегі көпіршіктердің көлемі үш факторға көбейген, соңғы өнімнің сыртқы келбеті мен механикалық қасиеттерін едәуір арта түсіреді.
Iv. Физикалық қасиеттер мен үйлесімділік
Тұтқырлығы, тығыздығы және ерігіштігі сияқты беріктің физикалық қасиеттері оның басқа материалдармен үйлесімділігіне әсер етуі мүмкін. Тұтқырлық маңызды қасиет болып табылады, өйткені ол негізгі материалмен меңгергішті араластыруға және қолдануға әсер етеді. Егер қатайтқыштың тұтқырлығы тым жоғары болса, шайырмен біркелкі араласу қиын болуы мүмкін, оған сәйкес келмейтін емделу және біркелкі емес түпкілікті өнімге әкелуі мүмкін. Мысалы, тұтқырлылық эпоксидлі эпоксидлі эпоксидлі эпоксидтер жағдайында, композициялық өндіріс процесінде эпоксидті шайырмен қолданылған жағдайда, корпусты шайырмен жақсылап араластыра алмау, жабысқақ заттарды мұқият араластыра алмау, сіңірілген композиттердің аудандарына, механикалық беріктікке ие болды. Ли (2017) зерттеуі әр түрлі эпоксидтер қатайтқыштарының тұтқырлығын өлшеді және олардың эпоксидикалық шайырларды араластыруға және емдеуге әсерін өлшеді. Олар белгілі бір шекті деңгейден жоғары (1000 ж.) Тұтқырлығы бар қатайтқыштар арнайы араластыру әдістері және дұрыс араласуды қамтамасыз ету үшін, дұрыс араласуды қажет етеді, ал дұрыс араласуды қажет етпейтін және бұған дейін емделген эпоксикалық композиттердің сапасының айтарлықтай төмендеуіне әкелді.
Қатерлер мен негізгі материал арасындағы тығыздық айырмашылықтары үйлесімділік мәселелерін тудыруы мүмкін. Егер қатайтқыштың тығыздығы базалық материалдан әлдеқайда өзгеше болса, ол араластыру немесе емдеу кезінде бөлуге әкелуі мүмкін. Мысалы, полиуретанның көбік өндіріс процесінде, егер полиуретанның тығыздығы полиуретанның тығыздығы полиуретанды шайырға қарағанда едәуір төмен болса, оны араластыру кезінде көп қабатта жүзіп кетуі мүмкін, нәтижесінде қорғаныш көбікке бөлініп кетуі мүмкін. Бұл негізінен сіңірілген немесе асырылып жатқан көбікке әкелуі мүмкін, не асып түседі, неғұрлым соңғы өнімнің механикалық қасиеттері мен сыртқы түріне әсер етуі мүмкін. Нақты дүниежүзілік іс қозғалған өндіруші, полиуретанның көбік матрацтарын шығару кезінде осы мәселені бастан кешірген. Олар бастапқыда тығыздығы бар тығыздықпен қолданылған, бұл шайырдан 30% төмен, ал туындайтын төсеніштер беріктіктің біркелкі таралуына байланысты берік беріктік пен беріктікке сәйкес келмеген.
Ерітінділер - бұл үйлесімділікке әсер ететін басқа физикалық қасиет. Базалық материалда немесе тұжырымдамада қолданылатын еріткіштерде ерімейтіндер жауын-шашын немесе фазалық бөлінуіне әкелуі мүмкін. Мысалы, егер батырғышпен суда еритін шайыр бар болса, онда суда еритін шайыр пайда болады, егер қатайтқыш суда толық еріпесе, ол бөлек фазаны қалыптастырады, бұл бұлтты көрініске апарады және жабынның төмендеуіне әкелуі мүмкін. Вангтың зерттеуі (2018 ж.) Су негізіндегі жабыстыру жүйелеріндегі әртүрлі қатайтқыштардың ерігіштігін зерттеді. Олар белгілі бір химиялық құрылымы бар қатайтқыштар суда шектеулі ерігішке ие және жабыны жүйесінде қолданылған кезде, олар жабынның тұмарының едәуір өсуіне себеп болды, олар жабынның мөлдірлігі мен жалпы сапасының төмендеуін көрсетеді.
V. Әр түрлі базалық материалдармен үйлесімділік
Мүмкіндіктердің үйлесімділігі базалық материал түріне байланысты өзгереді. Жоғарыда айтылғандай эпоксидті қатайтқыштар эпоксидикалық шайырлармен жұмыс істеуге арналған. Алайда, полиэстер немесе акрилді шайырлар сияқты басқа шайырлармен бірге қолданған кезде, айтарлықтай үйлесімділік мәселелері туындауы мүмкін. Мысалы, эпоксидті қатайтқыш қателескен кезде, полиэфирді шайырмен қателескен кезде, нәтижелі өнімді талшықты және шайыр матрицасы арасында адгезия нашар болды. Эпоксидті қатайтқышы полиэфир шайырымен дұрыс әрекет жасамады, әлсіз байланысқа және деламинацияға бейім өнімге әкелді. «Чжан» зерттеулері (2019) әр түрлі қатайтқыштардың өнімділігін полиэфир және эпоксидтер шайырларымен салыстырды. Олар полиэфирді шайырмен эпоксидті қатайтқышты пайдалану нәтижесінде дұрыс полиэфирлі қорғаныспен салыстырғанда Interlaminar ығысу күшінің 50% төмендеуі байқалды.
Полиуретанды қатайтқыштар әдетте полиуретанды шайырлармен қолданылады, бірақ олардың басқа материалдармен үйлесімділігі де алаңдаушылық тудыруы мүмкін. Эпоксидті шайырлармен бірге қолданылған кезде, мысалы, полиуретанның қатаюы және эпоксидлі шайыр арасындағы реакция өзінің полиуретанды шайырымен сияқты түзу болмауы мүмкін. Liu (2020) зерттеуі полиуретанды қатайтқыштардың эпоксидті шайырлармен үйлесімділігін зерттеді. Олар емделу реакциясы полиуретанды қатайтқышты дұрыс эпоксидті қатайтқышты қолданып, полиуретанды қатайтқышын қолданған кезде аздап аяқтағанын анықтады. Алынған өнімнің икемділіктің төмендеуі және сынғыш материалдардың мінсіз комбинациясынан төмен көрсеткен.
Акрилді қатайтқыштар акрил шайырларымен жұмыс істеуге арналған. Алайда, полиэстер немесе эпоксидтер шайырлары сияқты басқа шайырлармен бірге қолданған кезде үйлесімділік мәселелері туындауы мүмкін. Мысалы, дұрыс полиэфирлі қорғаныс орнына акрилді қатайтқыш қолданылған жабын қосымшасында полиэфирлі королиннің орнына, жабыны қысқарып, күрделі тіршілік иесі болды және сынуға бейім болды. Акрилді күшейткіш көп ұзындығы мүмкін емес, полиэфир шайырымен тиісті химиялық байланыстар құрбанды. Нақты әлемдік мысал жиһазды әрлеу қосымшасынан келеді, онда акрилді қатайтқышы кездейсоқ полиэфирге негізделген жабындармен пайдаланылды. Алынған қабат күтілгендей тегіс емес еді және қысқа уақыт өткеннен кейін пайда бола бастады, қайта қарауды қажет етеді.
Vi. Әр түрлі қолдану ортасындағы үйлесімділік
Қолданбалар ортасы қатайтғыштардың үйлесімділігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Өндірістік параметрлерде, мысалы, шайырлар мен қатайтқыштардың көп мөлшері пайдаланылатын өндірістік қондырғыларда, температура мен ылғалдылықты бақылау тиісті үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Мысалы, пластмасса өндіретін қондырғыда, егер температура эпоксидтер шайырларын олардың қатайтқыштарымен емдеуге ұсынылмаса, онда өнімдер сәйкес келмейтін болуы мүмкін. Гернандес (2018) зерттеуі (2018) өндірістік зауыттың температуралық ауытқуларының әсерін әр түрлі қаттылықпен эпоксидтер шайырларын емдеуге талдады. Олар қыс айларында температура қалыптыдан төмен болған кезде, кейбір жағдайларда эпоксидтер шайырларының емделу уақыты 60% -ға, өндіріс кешіккен, өндірістік кешіктірулер мен бұйымдар механикалық қасиеттері азайды.
Сыртқы қосымшаларда, мысалы, жабындар немесе инфрақұрылымды қорғау жағдайында, ауа-райы жағдайлары қатайтылған үйлесімділікте үлкен рөл атқарады. Жауын, қар, қар және күн сәулесі бәрібір емделу процесіне және қорғаныштың негізгі материалдарымен үйлесімділігіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, ғимарат жабыны қосымшасында, егер жаңбырлы кезеңде полиуретанның қаттылығы жабыны қолданылса, жаңбырлы кезеңде пайда болса, жаңбырдан ылғал, дұрыс құрғатпайтын жұмсақ және жұмсақ жабынға әкелуі мүмкін. Нақты әлемдік мысал көпір кескіндеме жобасынан пайда болады, онда белгілі бір күштері бар полиэстерге негізделген жабын қолданылды. Өтініш беру барысында ол аздап жаңбыр жауды, ал нәтиже жабыны жауып, жаңбырдан ылғалдың пайда болуына байланысты күткендей берік болмады.
Су астындағы қосымшалар беріктіктерге ерекше үйлесімділік мәселелері тудырады. Теңіз жамылғысы немесе су асты жөндеу жағдайында, төсеніш тұздық ортасымен және жабылған немесе жөнделетін материалдармен үйлесімді болуы керек. Мысалы, кеменің корпусына арналған теңіз жабынында, егер болса, егер егер бар күштер тұзды коррозияға төзімді болмаса, ол жабынның ерте деградациясына және жабынның төмендеуіне әкелуі мүмкін. Джонстың зерттеуі (2021) әр түрлі қатайтқыштардың тұзды ортаға үйлесімділігін зерттеді. Олар кейбір қатайтқыштар басқаларға қарағанда тұзды коррозияға көбірек төзімділігі жоғары және тұзды жабыны төмен тұзды төсенішпен қамтамасыз етілген, тұзды жабынға төзімділігі төмен қорғаныспен қамтамасыз ету, сонымен қатар, төсеніштің арқасында, одан да көп төзімді қатайтқышты қолданумен салыстырғанда өсудің 50% төмендеуіне әкелуі мүмкін.
Vii. Тестілеу және үйлесімділікті бағалау
Бекіткіштер мен түрлі қолдану орталарында қатайтқыштардың үйлесімділігін қамтамасыз ету үшін, әр түрлі тестілеу әдістері бар. Ең көп таралған әдістердің бірі - гельді уақыт сынағы. Бұл сынақта шайыр және меңзер қоспасының аз мөлшері дайындалып, гельді құруға арналған қоспаны алу уақыты өлшенеді. Бұл сынақ қорғаныштың реактивтілігін шайырмен анықтауға көмектеседі және емделу процесі тым баяу немесе тым тез болатынын көрсетуі мүмкін. Мысалы, эпоксиялық шайырлар мен олардың қатайтғыштары болған жағдайда, егер гель уақыты ұсынылған мәннен едәуір ұзағырақ болса, егер бұл мүмкіндіктің шайырмен дұрыс жауап бермейтіндігін көрсетуі мүмкін. Ким (2019) зерттеуі (2019) Гельді уақыт сынағын, әр түрлі эпоксидтер қатарларының үйлесімділігін белгілі бір эпоксидті шайырмен бағалау үшін қолданды. Олар әр түрлі комбинациялардың гель уақытын салыстыра отырып, олар дұрыс емделіп, қайсысы дұрыс емделуге әкелуі мүмкін екенін анықтады.
Тағы бір маңызды тест - емделген өнімді механикалық заттарды тексеру болып табылады. Бұған созылу күші, икемді беріктігі және серпімділік тестілеуі сияқты сынақтар кіреді. Білген өнімнің осы механикалық қасиеттерін өлшеу арқылы емдеу процесінің сапасын және корпустың шайырмен үйлесімділігін бағалауға болады. Мысалы, егер емделген эпоксидті шайырдан қорғайтын күш-қатисттер күтілгеннен әлдеқайда төмен болса, ол емделу кезінде үйлесімділік мәселесі болғанын көрсетуі мүмкін. Нақты әлем мысалында жаңа эпоксидті меңгерген композициялық шығаратын компаниядан келеді. Композиттердің партиясын шығарғаннан кейін олар емделген өнімдердің созылу күшін сынап көрді және олар қолданған алдыңғы қатаң бұйымдармен салыстырғанда 20% төмен екенін анықтады. Әрі қарай тергеу арқылы олар жаңа күш пен эпоксидтер арасында үйлесімділік мәселесі болғанын анықтады, олар емделу процесіне әсер еткен және сапалы өнімнің нәтижесінде пайда болғанын анықтады.
Білген өнімді химиялық талдау сонымен қатар үйлесімділік туралы құнды ақпарат бере алады. Бұған Fourier Transfrination инфрақызыл спектроскопиясы (FTIR) және ядролық магниттік резонанс (NMR) сияқты әдістерді қамтуы мүмкін. Бұл әдістерді емдеу кезінде қалыптастырылған химиялық байланыстарды анықтау және кез-келген оралмаған компоненттер мен қоспаларды анықтау үшін пайдалануға болады. Мысалы, полиуретанды шайырлы қорғаныс жағдайында FTIR талдауы күтілетін уретан облигациялары қалыптасқанын және кез-келген оралмаған изоцианаттар топтарының немесе қоспалардың болуын растау үшін қолдануға болады. Chen (2020) зерттеуі FTIR және NMR спектроскопиясын әр түрлі полиуретанды шайырлы қорғаныс өнімдерінің емделген өнімдерін талдау үшін қолданды. Олар осы әдістерді қолдана отырып, олар қатаң түрде емделу сияқты үйлесімділік мәселелерін анықтай алады, мысалы, егер қатаң компоненттер немесе қоспалар бар қоспалардың болуына байланысты.
Viii. Сыйысымдылық мәселелері
Сыйысымдылық мәселелері анықталғаннан кейін оларды азайту үшін қолдануға болатын бірнеше стратегиялар бар. Бір тәсіл - бұл негізгі материал мен қолданбалы ортаға тиісті қатайтқышты мұқият таңдаңыз. Бұл мәжбүрлі және негізгі материалдың химиялық және физикалық қасиеттерін, сондай-ақ қосымшаның нақты талаптарын мұқият түсінуді қажет етеді. Мысалы, теңіз жабыны қосымшасында тұзды коррозияға төзімді және ылғалды ортада тиісті реактивтілікке ие болса, құрастырыңыз. Шынайы әлемдік мысал, олардың теңіз жамылғыларының ұзақ уақытында проблемалар туындаған компаниядан келеді. Үйлесімділік мәселелерін талдағаннан кейін олар теңізге қосымшалар үшін арнайы жасалған және тұзды коррозия мен ылғалдылыққа жақсы қарсылық болғаннан кейін басқа қатайтғышқа көшті. Нәтиже қызмет ету мерзімі мен жабындардың жұмысын едәуір жақсарту болды.
Тағы бір стратегия
