opracowanie technologii wytwarzania nowych ekologicznych

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 73
Chemia
2004
Ewa Kicko-Walczak
Instytut Chemii Przemysłowej
OPRACOWANIE TECHNOLOGII WYTWARZANIA
NOWYCH EKOLOGICZNYCH NIENASYCONYCH
ŻYWIC POLIESTROWYCH
ZMNIEJSZENIE EMISJI STYRENU
I OBNIŻENIE PALNOŚCI
Re˛kopis dostarczono 17.05.2004 r.
W pracy przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem technologii wytwarzania nowej
generacji ekologicznych nienasyconych żywic poliestrowych (NŻP), charakteryzuja˛cych sie˛
obniżona˛ emisja˛ styrenu oraz ograniczona˛ palnościa˛.
Żywice poliestrowe o zredukowanej emisji styrenu uzyskano przez modyfikacje˛ żywic
poliestrowych nowym dodatkiem o specjalnie zaprojektowanej strukturze chemicznej bez udziału parafiny, zawieraja˛cym w swej budowie reszty wyższych kwasów tłuszczowych, kalafonii
oraz grupy adhezoforowe zdolne do tworzenia wia˛zań wodorowych. Badania z zakresu syntezy
tego modyfikatora pozwoliły na określenie optymalnego jego składu oraz na wskazanie korzystnej zawartości stosowanego modyfikatora 0,6−1,0% wag., umożliwiaja˛cej obniżenie emisji
styrenu z różnych typów nienasyconych żywic poliestrowych nawet o 98%.
Do określenia miejsca ulokowania modyfikatora w matrycy poliestrowej oraz w celu poznania budowy warstwy powierzchniowej, decyduja˛cej o właściwościach materiału poliestrowego,
zastosowano metode˛ spektrometrii mas jonów wtórnych (SIMS) oraz wybrana˛ metode˛ radiometryczna˛. Wyniki uzyskanych badań pozwoliły na zaproponowanie mechanizmu działania
dodatku redukuja˛cego emisje˛ styrenu, którego znaczna cze˛ść stanowi powierzchniowa˛ warstwe˛
ochronna˛, utrudniaja˛ca˛ wyparowanie styrenu, natomiast reszta rozmieszczona jest w całej obje˛tości żywicy, co w konsekwencji sprzyja zachowaniu dobrej adhezji mie˛dzy kolejno nakładanymi warstwami laminatu poliestrowo-szklanego.
Przeprowadzono badania nad uniepalnianiem i stabilizacja˛ termiczna˛ nienasyconych żywic
poliestrowych halogenowych oraz niezawieraja˛cych chlorowca w łańcuchu poliestrowym. Zastosowano metode˛ termograwimetryczna˛ (TG) w warunkach dynamicznych i izotermicznych
oraz analize˛ TG sprze˛żona˛ z spektroskopia˛ w podczerwieni z transformacja˛ Fouriera
(TG-FTIR), a także analize˛ termograwimetryczna˛ sprze˛żona˛ ze spektrometria˛ mas (TG-MS).
Wyniki analizy TG wykazały, że degradacja termiczna przebiega w dwóch etapach dla podstawowych jak i modyfikowanych NŻP, przy czym stwierdzono, że pozostałość stała w temp.
500oC jest wie˛ksza dla żywic zawieraja˛cych antypiren. Analiza lotnych produktów rozkładu
termicznego za pomoca˛ spektrometrii FTIR i MS pozwoliła na stwierdzenie, że przebieg dekompozycji termicznej ma złożony charakter polegaja˛cy na wydzielaniu sie˛ szeregu produktów
4
Skróty użyte w pracy
małocza˛steczkowych pochodza˛cych z rozkładu struktur zawieraja˛cych bezwodnik ftalowy,
styren, kwas benzoesowy i inne zwia˛zki aromatyczne. Zaobserwowano także obniżenie intensywności wydzielania sie˛ CO2 w NŻP modyfikowanych układem Sn/Zn, a w podwyższonej temp.
zidentyfikowano ślady H2O i HCl. Przeprowadzono analize˛ kinetyczna˛ procesu degradacji
termicznej
efekt stabilizuja˛cy ZnSn(OH)6 można wytłumaczyć przez utworzenie sferycznej
bariery powierzchniowej, spowalniaja˛cej przepływ ciepła ze strefy rozkładu do substratu. Otrzymane za pomoca˛ metody wskaźnika tlenowego, kalorymetru stożkowego i kamery termowizyjnej wyniki dotycza˛ce palności NŻP pozwalaja˛ na stwierdzenie, że układ Sn/Zn skutecznie
obniża palność żywicy poliestrowej, a także zmniejsza emisje˛ toksycznych dymów.