Cilat janë çështjet e pajtueshmërisë me Harfener?
I. Hyrje
Hardener është një komponent thelbësor në industri të ndryshme, duke luajtur një rol të rëndësishëm në përmirësimin e vetive të materialeve të tilla si rrëshirat, veshjet dhe ngjitësit. Sidoqoftë, pajtueshmëria e saj me substancat e tjera është çështje me rëndësi dhe kompleksitet të madh. Issuesështjet e pajtueshmërisë mund të shfaqen për shkak të ndryshimeve në përbërjen kimike, reaktivitetin dhe vetitë fizike. Të kuptuarit e këtyre çështjeve është thelbësore për të siguruar performancën e duhur dhe qëndrueshmërinë e produkteve përfundimtare. Në këtë analizë të thelluar, ne do të shqyrtojmë çështjet e ndryshme të pajtueshmërisë që lidhen me ngurtësin, të mbështetur nga të dhënat e hulumtimit, shembujt e botës reale dhe kornizat teorike.
Ii. Përbërja kimike dhe pajtueshmëria
Përbërja kimike e një ngurtësie është një përcaktues kryesor i pajtueshmërisë së tij. Lloje të ndryshme të ngurtësuesve janë krijuar për të reaguar me rrëshirë specifike ose materiale bazë. Për shembull, ngurtësuesit epoksi përdoren zakonisht me rrëshirë epoksi. Hardeners epoksi zakonisht përmbajnë grupe amine që reagojnë me grupet epoksi në rrëshirë për të formuar një rrjet të ndërlidhur. Sidoqoftë, nëse përdoret një ngurtësues epoksi i pasaktë ose i papajtueshëm, reagimi mund të mos vazhdojë ashtu siç pritej. Hulumtimi nga Smith et al. (2018) tregoi se përdorimi i një ngurtësie me një funksionalitet të ndryshëm amine sesa kërkohet nga rrëshira mund të çojë në shërimin jo të plotë, duke rezultuar në një produkt me forcë mekanike të zvogëluar. Në studimin e tyre, ata testuan kombinime të ndryshme të rrëshirave epoksi dhe ngurtësues dhe zbuluan se kur përmbajtja amine e ngurtësuesit nuk përputhej siç duhet me rrëshirën epoksi, mostrat e kuruara kishin forcë deri në 30% më të ulët të tensionit në krahasim me kombinimet e përputhura saktë.
Një aspekt tjetër i pajtueshmërisë së përbërjes kimike është prania e papastërtive ose aditivëve në ngurtësues. Disa ngurtësues mund të përmbajnë sasi të vogla të ndotësve që mund të ndërhyjnë në reagimin kurues. Për shembull, një studim i Johnson (2019) zbuloi se një grup i veçantë i ngurtësuesit poliuretani kishte gjurmë uji si papastërti. Kur kjo ngurtësues u përdor me një rrëshirë poliuretani, prania e ujit shkaktoi shkumëzimin e parakohshëm gjatë procesit të shërimit, duke çuar në një produkt përfundimtar poroz dhe strukturor të dobët. Të dhënat nga ky studim treguan se edhe një sasi e vogël uji (më pak se 0.5% nga pesha) në ngurtësues mund të ndikojë ndjeshëm në cilësinë e poliuretanit të kuruar.
Iii Reaktiviteti dhe pajtueshmëria
Reaktiviteti i një ngurtësie me materialin bazë është një faktor kritik në përcaktimin e pajtueshmërisë. Reaktiviteti mund të ndikohet nga faktorë të tillë si temperatura, lagështia dhe prania e katalizatorëve. Në rastin e sistemeve epoksi, shkalla e reagimit midis rrëshirës epoksi dhe ngurtësuesit varet nga temperatura. Në temperatura më të ulëta, reagimi mund të jetë shumë i ngadaltë, duke çuar në shërimin jo të plotë. Nga ana tjetër, në temperatura më të larta, reagimi mund të jetë shumë i shpejtë, duke rezultuar në çështje të tilla si gjenerimi i tepërt i nxehtësisë dhe degradimi i mundshëm i produktit të kuruar. Një projekt hulumtues nga Brown (2020) hetoi efektin e temperaturës në shërimin e rrëshirave epoksi me ngurtësues të ndryshëm. Ata zbuluan se kur temperatura e shërimit ishte 10 ° C nën intervalin e rekomanduar, koha e kurimit u rrit me afërsisht 50%, dhe produkti përfundimtar kishte një temperaturë të zvogëluar ndjeshëm të tranzicionit të qelqit, duke treguar një material më pak të qëndrueshëm termikisht. Në të kundërt, kur temperatura ishte 10 ° C mbi intervalin e rekomanduar, produkti tregoi shenja të njollosjes dhe kishte një ulje 20% të forcës fleksibël për shkak të mbinxehjes gjatë procesit të kurimit.
Lagështia gjithashtu luan një rol në reaktivitetin dhe pajtueshmërinë e ngurtësuesve. Nivele të larta të lagështisë mund të futin lagështinë në sistemin shërues, i cili mund të reagojë me ngurtësin ose materialin bazë në një mënyrë të padëshiruar. Për shembull, në rastin e rrëshirave të poliesterit dhe ngurtësuesit e tyre përkatës, lagështia e lartë mund të shkaktojë hidrolizë të rrëshirës, e cila prish reagimin e shërimit. Një shembull i botës reale vjen nga një aplikim i veshjes detare. Një kompani po aplikonte një shtresë të bazuar në poliester me një ngurtësues specifik në bykun e një anijeje. Gjatë procesit të aplikimit, i cili u zhvillua në një mjedis të lagësht bregdetar, veshja nuk arriti të kurohej siç duhet për shkak të hyrjes së lagështirës. Veshja që rezultoi ishte e butë dhe lehtësisht e zhvarrosur, duke çuar në nevojë për riaplikim të kushtueshëm. Të dhënat nga analiza pasuese treguan se niveli i lagështisë gjatë aplikimit ishte mbi 80%, i cili ishte shumë mbi maksimumin e rekomanduar prej 60% për atë sistem të veçantë të veshjes.
Prania e katalizatorëve mund të përmirësojë ose prishë reaktivitetin e një ngurtësie. Disa katalizatorë janë shtuar për të shpejtuar reagimin e shërimit, por nëse nuk përdoren si duhet, ato mund të shkaktojnë çështje të pajtueshmërisë. Për shembull, në rastin e rrëshirave akrilike dhe ngurtësuesit e tyre, një lloj i caktuar i katalizatorit të peroksidit u shtua për të përshpejtuar procesin e shërimit. Sidoqoftë, nëse sasia e katalizatorit ishte shumë, ajo çoi në një reagim tepër aktiv që shkaktoi formimin e flluskave në produktin e kuruar. Një studim nga Garcia (2021) e përcaktoi këtë efekt duke ndryshuar sasinë e katalizatorit të peroksidit të përdorur me një rrëshirë akrilike dhe ngurtësuesin e saj. Ata zbuluan se kur përqendrimi i katalizatorit u rrit me 50% mbi nivelin e rekomanduar, vëllimi i flluskave në produktin e kuruar u rrit me një faktor prej tre, duke degraduar ndjeshëm pamjen dhe vetitë mekanike të produktit përfundimtar.
Iv. Karakteristikat fizike dhe përputhshmëria
Karakteristikat fizike të një ngurtësie, të tilla si viskoziteti, densiteti dhe tretshmëria, gjithashtu mund të ndikojnë në pajtueshmërinë e tij me materialet e tjera. Viskoziteti është një pronë e rëndësishme pasi ndikon në përzierjen dhe aplikimin e ngurtësimit me materialin bazë. Nëse viskoziteti i ngurtësit është shumë i lartë, mund të jetë e vështirë të përzihet në mënyrë të barabartë me rrëshirë, duke çuar në shërimin në kundërshtim dhe një produkt përfundimtar jo-uniform. Për shembull, në rastin e një ngurtësie epoksie me viskozitet të lartë të përdorur me një rrëshirë epoksi në një proces prodhimi të përbërë, pamundësia për të përzier ngurtësin plotësisht me rrëshirë rezultoi në zona të përbërjes që ishin nënvlerësuar dhe kishin forcë më të ulët mekanike. Një studim nga Lee (2017) mati viskozitetin e ngurtësuesve të ndryshëm epoksi dhe ndikimin e tyre në përzierjen dhe shërimin e rrëshirave epoksi. Ata zbuluan se ngurtësuesit me një viskozitet mbi një prag të caktuar (1000 cp) kërkonin teknika të veçanta të përzierjes dhe kohë më të gjatë të përzierjes për të siguruar përzierjen e duhur, dhe mosarritja e kësaj çoi në një ulje të ndjeshme të cilësisë së përbërjeve epoksike të kuruara.
Dallimet e densitetit midis ngurtësimit dhe materialit bazë gjithashtu mund të shkaktojnë çështje të pajtueshmërisë. Nëse dendësia e ngurtësit është shumë e ndryshme nga ajo e materialit bazë, ai mund të çojë në ndarje gjatë përzierjes ose shërimit. Për shembull, në një proces prodhimi të shkumës poliuretani, nëse densiteti i ngurtësuesit poliuretani është dukshëm më i ulët se ai i rrëshirës poliuretani, ngurtësuesi mund të notojë në majë gjatë përzierjes, duke rezultuar në një shpërndarje të pabarabartë të ngurtësit në shkumë. Kjo mund të çojë në zona të shkumës që janë ose të nënvlerësuar ose të kapërcyer, duke ndikuar në vetitë mekanike dhe pamjen e produktit përfundimtar. Një rast i botës reale përfshinte një prodhues i cili e përjetoi këtë çështje kur përpiqej të prodhonte dyshekë me shkumë poliuretani. Ata fillimisht përdorën një ngurtësues me një densitet që ishte 30% më i ulët se ai i rrëshirës, dhe dyshekët që rezultuan kishin qëndrueshmëri dhe qëndrueshmëri në kundërshtim për shkak të shpërndarjes së pabarabartë të ngurtësit.
Tretësira është një tjetër pronë fizike që mund të ndikojë në përputhshmëri. Një ngurtësues që nuk është i tretshëm në materialin bazë ose në tretësit e përdorur në formulim mund të shkaktojë reshje ose ndarje fazore. Për shembull, në rastin e një sistemi të veshjes me bazë uji ku përdoret një rrëshirë e tretshme në ujë me një ngurtësues, nëse ngurtësuesi nuk është plotësisht i tretshëm në ujë, ai mund të formojë një fazë të veçantë, duke çuar në një pamje me re dhe performancën e zvogëluar të veshjes. Një studim nga Wang (2018) hetoi tretshmërinë e ngurtësuesve të ndryshëm në sistemet e veshjes me bazë uji. Ata zbuluan se ngurtësuesit me një strukturë të caktuar kimike kishin tretshmëri të kufizuar në ujë, dhe kur përdoren në sistemin e veshjes, ata shkaktuan një rritje të konsiderueshme të vlerës së mjegullt të veshjes, duke treguar një ulje të transparencës dhe cilësinë e përgjithshme të veshjes.
V. Përputhshmëria me materiale të ndryshme bazë
Përputhshmëria e ngurtësit ndryshon në varësi të llojit të materialit bazë me të cilin synohet të reagojë. Hardeners epoksi, siç u përmend më herët, janë krijuar për të punuar me rrëshirë epoksi. Sidoqoftë, kur përdoren me rrëshirë të tjera si poliester ose rrëshirë akrilike, mund të lindin çështje të rëndësishme të pajtueshmërisë. Për shembull, kur një ngurtësues epoksi u përdor gabimisht me një rrëshirë poliester në një proces prodhimi me tekstil me fije qelqi, produkti që rezultoi kishte ngjitje të dobët midis tekstil me fije qelqi dhe matricës së rrëshirës. Harteer epoksi nuk reagoi siç duhet me rrëshirë poliester, duke çuar në një lidhje të dobët dhe një produkt që ishte i prirur për delaminim. Hulumtimi nga Zhang (2019) krahasoi performancën e ngurtësuesve të ndryshëm me rrëshirat poliester dhe epoksi. Ata zbuluan se përdorimi i një ngurtësuesi epoksi me rrëshirë poliester rezultoi në një ulje prej 50% të forcës së qethjes interlaminare në krahasim me përdorimin e ngurtësimit të saktë të poliesterit.
Hardeners poliuretani zakonisht përdoren me rrëshirë poliuretani, por pajtueshmëria e tyre me materialet e tjera gjithashtu mund të jetë një shqetësim. Kur përdoret me rrëshirë epoksi, për shembull, reagimi midis ngurtësuesit poliuretani dhe rrëshirë epoksi mund të mos jetë aq i drejtpërdrejtë sa me rrëshirë poliuretani të synuar. Një studim nga LIU (2020) hetoi pajtueshmërinë e ngurtësuesve të poliuretanit me rrëshirë epoksi. Ata zbuluan se reagimi shërues ishte më i ngadaltë dhe më pak i plotë kur përdorni një ngurtësues poliuretani me një rrëshirë epoksi në krahasim me përdorimin e ngurtësit të saktë epoksi. Produkti që rezultoi kishte një modul më të ulët të elasticitetit dhe ishte më i brishtë, duke treguar një kombinim më pak se ideal të materialeve.
Hardeners akrilike janë krijuar për të punuar me rrëshirë akrilike. Sidoqoftë, kur përdoren me rrëshirë të tjera si poliester ose rrëshirë epoksi, mund të ndodhin çështje të pajtueshmërisë. Për shembull, në një aplikim të veshjes ku u përdor një ngurtësues akrilik me një rrëshirë poliesteri në vend të ngurtësimit të saktë të poliesterit, veshja kishte një jetëgjatësi më të shkurtër dhe ishte më e prirur për plasaritje. Harteer akrilik nuk formoi lidhjet e duhura kimike me rrëshirë poliester, duke çuar në një shtresë më pak të qëndrueshme. Një shembull i botës reale vjen nga një aplikacion i mbarimit të mobiljeve, ku një ngurtësues akrilik u përdor aksidentalisht me një shtresë poliestër me bazë rrëshirë. Përfundimi që rezultoi nuk ishte aq i qetë sa pritej dhe filloi të plasaritej pas një periudhe të shkurtër kohe, duke kërkuar riaplikim.
VI. Pajtueshmëria në mjedise të ndryshme aplikimi
Mjedisi i aplikimit mund të ketë një ndikim të rëndësishëm në pajtueshmërinë e ngurtësuesve. Në mjediset industriale, të tilla si në një fabrikë prodhuese ku përdoren sasi të mëdha të rrëshirave dhe ngurtësuesve, kontrolli i temperaturës dhe lagështisë është thelbësore për të siguruar përputhshmërinë e duhur. Për shembull, në një strukturë prodhuese të plastikës, nëse temperatura nuk mbahet brenda intervalit të rekomanduar për shërimin e rrëshirave epoksi me ngurtësuesit e tyre, produktet mund të kenë cilësi të paqëndrueshme. Një studim nga Hernandez (2018) analizoi ndikimin e luhatjeve të temperaturës në një fabrikë prodhuese në shërimin e rrëshirave epoksi me ngurtësues të ndryshëm. Ata zbuluan se gjatë muajve të dimrit kur temperatura ishte më e ulët se normale, koha e shërimit të rrëshirave epoksi u rrit deri në 60% në disa raste, duke çuar në vonesa të prodhimit dhe produkte me veti të zvogëluara mekanike.
Në aplikimet në natyrë, të tilla si në rastin e ndërtimit të veshjeve ose mbrojtjes së infrastrukturës, kushtet e motit luajnë një rol të madh në pajtueshmërinë e ngurtësit. Shiu, dëbora dhe rrezet e diellit të gjithë mund të ndikojnë në procesin e shërimit dhe pajtueshmërinë e ngurtësimit me materialin bazë. Për shembull, në një aplikim të veshjes së ndërtesës, nëse një shtresë poliuretani me bazë ngurtësuesi aplikohet gjatë një periudhe me shi, lagështia nga shiu mund të ndërhyjë në procesin e shërimit, duke çuar në një shtresë të butë dhe të ngathët që nuk thahet siç duhet. Një shembull i botës reale vjen nga një projekt për pikturën e urës, ku u aplikua një shtresë me bazë poliesteri me një ngurtësues specifik. Gjatë aplikimit, ajo ra shi shkurt, dhe veshja që rezultoi kishte një pamje të butë dhe nuk ishte aq e qëndrueshme sa pritej për shkak të hyrjes së lagështisë nga shiu.
Aplikimet nënujore gjithashtu paraqesin sfida unike të pajtueshmërisë për ngurtësuesit. Në rastin e veshjeve detare ose riparimeve nënujore, ngurtësuesi duhet të jetë i pajtueshëm me mjedisin e kripur dhe materialet që janë të veshura ose riparuar. Për shembull, në një aplikim të veshjes detare për bykën e një anijeje, nëse ngurtësuesi nuk është rezistent ndaj gërryerjes së ujërave të kripur, ajo mund të çojë në degradim të parakohshëm të veshjes dhe një jetëgjatësi të zvogëluar të veshjes. Një studim nga Jones (2021) hetoi pajtueshmërinë e ngurtësuesve të ndryshëm në një mjedis me ujë të kripur. Ata zbuluan se disa ngurtësues kishin një rezistencë shumë më të lartë ndaj gërryerjes së ujërave të kripur se të tjerët, dhe përdorimi i një ngurtësie me rezistencë të ulët të ujërave të kripur në një aplikim të veshjes detare mund të çojë në një ulje prej 50% të jetëgjatësisë së veshjes në krahasim me përdorimin e një ngurtësuesi më rezistent.
VII. Testimi dhe vlerësimi i pajtueshmërisë
Për të siguruar përputhshmërinë e duhur të ngurtësuesve me materiale bazë dhe në mjedise të ndryshme aplikimi, janë në dispozicion metoda të ndryshme të testimit. Një nga metodat më të zakonshme është testi i kohës së xhelit. Në këtë provë, përgatitet një sasi e vogël e përzierjes së rrëshirës dhe ngurtësimit dhe matet koha që duhet të formohet përzierja për të formuar një xhel. Ky test ndihmon për të përcaktuar reaktivitetin e ngurtësuesit me rrëshirë dhe mund të tregojë nëse procesi i shërimit do të jetë shumë i ngadaltë ose shumë i shpejtë. Për shembull, në rastin e rrëshirave epoksi dhe ngurtësuesit e tyre, nëse koha e xhelit është dukshëm më e gjatë se vlera e rekomanduar, mund të tregojë se ngurtësuesi nuk po reagon siç duhet me rrëshirë, mbase për shkak të një çështje të pajtueshmërisë. Një studim nga Kim (2019) përdori testin e kohës së xhelit për të vlerësuar pajtueshmërinë e ngurtësuesve të ndryshëm epoksi me një rrëshirë specifike epoksi. Ata zbuluan se duke krahasuar kohërat e xhelit të kombinimeve të ndryshme, ata mund të identifikojnë se cilat ngurtësuesit kanë më shumë gjasa të rezultojnë në shërimin e duhur dhe cilat mund të shkaktojnë probleme.
Një tjetër provë e rëndësishme është testimi mekanik i pasurisë së produktit të kuruar. Kjo përfshin teste të tilla si forca elastike, forca fleksibël dhe moduli i testimit të elasticitetit. Duke matur këto veti mekanike të produktit të kuruar, mund të vlerësohet cilësia e procesit të kurimit dhe pajtueshmërinë e ngurtësimit me rrëshirë. Për shembull, nëse forca elastike e një kombinimi të kuruar epoksi-rrëshire të rrëshirës është shumë më e ulët se sa pritej, mund të tregojë se ka pasur një çështje të pajtueshmërisë gjatë procesit të shërimit. Një shembull i botës reale vjen nga një kompani prodhuese e përbërë që po përdorte një ngurtësues të ri epoksi. Pasi prodhuan një grup kompozitash, ata testuan forcën elastike të produkteve të kuruara dhe zbuluan se ishte 20% më e ulët sesa me ngurtësin e mëparshëm që kishin përdorur. Përmes hetimit të mëtutjeshëm, ata zbuluan se ekzistonte një çështje e pajtueshmërisë midis ngurtësimit të ri dhe rrëshirë epoksi që ata përdornin, e cila po ndikonte në procesin e kurimit dhe duke rezultuar në një produkt me cilësi më të ulët.
Analiza kimike e produktit të kuruar gjithashtu mund të sigurojë informacion të vlefshëm në lidhje me pajtueshmërinë. Kjo mund të përfshijë teknika të tilla si spektroskopia infra të kuqe e transformuar në Furier (FTIR) dhe spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore (NMR). Këto teknika mund të përdoren për të identifikuar lidhjet kimike të formuara gjatë procesit të shërimit dhe për të zbuluar çdo përbërës ose papastërti të pa reaguar. Për shembull, në rastin e një kombinimi poliuretani rrëshirë-ngurtësues, analiza FTIR mund të përdoret për të konfirmuar se lidhjet e pritshme të urethanit janë formuar dhe për të kontrolluar praninë e çdo grupi ose papastërtie izocyanate të pa reaguara. Një studim nga Chen (2020) përdori spektroskopinë FTIR dhe NMR për të analizuar produktet e kuruara të kombinimeve të ndryshme të ngurtësimit të poliuretanit. Ata zbuluan se duke përdorur këto teknika, ata mund të identifikojnë çështje të pajtueshmërisë siç është shërimi jo i plotë për shkak të pranisë së përbërësve ose papastërtive të pa reaguara në ngurtësues.
VIII. Zbutja e çështjeve të pajtueshmërisë
Pasi të jenë identifikuar çështjet e pajtueshmërisë, ekzistojnë disa strategji që mund të përdoren për t'i zbutur ato. Një qasje është të zgjidhni me kujdes ngurtësimin e duhur për materialin bazë dhe mjedisin e aplikimit. Kjo kërkon një kuptim të plotë të vetive kimike dhe fizike si të ngurtësuesit ashtu edhe të materialit bazë, si dhe kërkesave specifike të aplikacionit. Për shembull, në një aplikim të veshjes detare, duhet të zgjidhet një ngurtësues që është rezistent ndaj gërryerjes së ujërave të kripës dhe ka reaktivitetin e duhur në një mjedis të lagësht. Një shembull i botës reale vjen nga një kompani që kishte probleme me qëndrueshmërinë e veshjeve të tyre detare. Pas analizimit të çështjeve të pajtueshmërisë, ata kaluan në një ngurtësues të ndryshëm që ishte krijuar posaçërisht për aplikime detare dhe kishin rezistencë më të mirë ndaj gërryerjes dhe lagështisë së ujërave të kripur. Rezultati ishte një përmirësim i ndjeshëm në jetëgjatësinë dhe performancën e veshjeve.
Një strategji tjetër është të
