درجه پلیمریزاسیون چگونه بر خواص رزین‌های فنولی تأثیر می‌گذارد؟

مقدمه

درک ویژگی های ساختاری و رفتاررزین های فنولیکنیاز به حرکت فراتر از مدل های تک متغیری ساده شده دارد. در علم پلیمر عمومی، درجه پلیمریزاسیون تعداد واحدهای ساختاری تکرار شونده در یک مولکول پلیمر را توصیف می کند. پیش پلیمرهای فنلی تجاری مانند زنجیره های خطی یکنواخت رفتار نمی کنند. در عوض، آن‌ها از جمعیت‌های مولکولی پیچیده با جرم‌های مولی، ساختار، درجات انشعاب و عملکردهای متفاوت تشکیل شده‌اند.

در نتیجه، یک مقدار درجه پلیمریزاسیون نمی تواند به طور کامل رفتار این مواد را توصیف کند. جرم مولی، توزیع جرم مولی، انشعاب، ترکیب، عملکرد و حالت پخت باید به طور جمعی در نظر گرفته شوند.

حالت های ساختاری و طبقه بندی ها

رزین های فنل فرمالدئیداز طریق واکنش بین ترکیبات فنلی و فرمالدئید تولید می شوند. این مواد به طور کلی به عنوان نوولاک یا رزوله دسته بندی می شوند که در شیمی واکنش، عملکرد و رفتار درمان متفاوت هستند.

ارزیابی دقیق مستلزم تمایز واضح بین سه حالت مادی است:

- رزین پخته نشده یا تا حدی پیشرفته: محلول های مایع، مذاب ها یا پیش پلیمرهای جامد قبل از اینکه اتصال متقابل قابل توجهی رخ دهد.

- مواد میانی یا مرحله‌ای: سیستم‌های رزین نیمه واکنش‌دهنده یا مرحله‌ای که در مسیرهای پردازش خاصی استفاده می‌شوند.

- ترموست پخته شده یا کامپوزیت فرموله شده: ماده ای است که شبکه ای متقابل را از طریق یک برنامه زمانی پخت مشخص یا فرآیند پخت معتبر ایجاد کرده است.

خواص مشاهده شده در پیش پلیمرهای مایع یا ذوب را نمی توان مستقیماً با رفتار شبکه های پخته شده برابر دانست. ترموست های فنلی پخته شده مانند ترموپلاستیک ها به صورت برگشت پذیر ذوب نمی شوند. در دماهای به اندازه کافی بالا، به جای ذوب معمولی، تحت تخریب حرارتی قرار می گیرند.

ویسکوزیته، جریان، و رفتار نرم کنندگی

رفتار رئولوژیکی رزین های پخته نشده یا تا حدی پیشرفته تحت تأثیر عوامل متعدد مرتبط با یکدیگر قرار دارد. در یک سری محصولات نزدیک به هم، ویژگی‌های مولی و پیشرفت ممکن است با تفاوت در ویسکوزیته و جریان همراه باشد. با این حال، درجه های رزین را نمی توان به طور قابل اعتمادی تنها بر اساس جرم مولی مقایسه کرد.

در عمل، داده های ویسکوزیته و جریان تنها زمانی معنادار هستند که ترکیب، شکل ماده، دما و روش آزمایش تعریف شده باشند. ویژگی‌های مولار ممکن است به توضیح تفاوت‌ها در یک خانواده محصول قابل مقایسه کمک کند، اما آنها یک رابطه جهانی را بین درجه‌های مختلف ایجاد نمی‌کنند.

ویسکوزیته رزین مایع، ویسکوزیته محلول، ویسکوزیته مذاب، جریان و نقطه نرم شدن خواص و حالت های مختلف مواد را توصیف می کند. این اصطلاحات نباید به جای یکدیگر استفاده شوند.

برای گریدهای جامد پخته نشده قابل اجرا، نقطه نرم شدن یک ویژگی تعریف شده عملیاتی است که با استفاده از یک روش مشخص اندازه گیری می شود. نباید به عنوان نقطه ذوب یک ترموست پخته شده یا به عنوان شواهد مستقیمی از مقاومت حرارتی ماده نهایی تفسیر شود.

واکنش پذیری و رفتار درمان

رفتار پخت تحت تأثیر شیمی رزین، عملکرد واکنشی، سیستم پخت، حالت ماده، فرمولاسیون و شرایط آزمایش قرار می گیرد. اگرچه ویژگی های مولی پیش پلیمر ممکن است بر پردازش و پیشرفت واکنش تأثیر بگذارد، واکنش پذیری را نمی توان از طریق یک رابطه معکوس جهانی با جرم مولی پیش بینی کرد.

زمان ژل و اندازه‌گیری‌های واکنش‌پذیری مشابه وابسته به روش هستند. معنای آنها باید در رابطه با روش آزمون مشخص، شرایط نمونه و فرمول تفسیر شود. درجه پلیمریزاسیون بالاتر یا پایین‌تر به طور مستقل مشخص نمی‌کند که یک سیستم رزین با چه سرعتی یا به طور کامل پخت می‌شود.

عملکرد شبکه های متقابل

ویژگی های عملکرد مکانیکی، شیمیایی و حرارتی به شبکه پخت یا فرمول کامپوزیت کامل تعلق دارد تا به پیش پلیمر به تنهایی.

ویژگی های مولر پیش پلیمر می تواند بر خیس شدن، جریان، پردازش و توسعه شبکه تأثیر بگذارد. با این حال، عملکرد نهایی به ساختار شبکه، حالت پخت، حفره‌ها، مواد فرار باقیمانده، پرکننده‌ها، الیاف تقویت‌کننده، چسبندگی سطحی، کیفیت قالب‌گیری و شرایط آزمایش بستگی دارد.

ویژگی های پیش پلیمری که از طریق درجه پلیمریزاسیون، منگنز یا Mw بیان می شوند، به طور مستقل عملکرد محصول نهایی را پیش بینی نمی کنند. مقدار بالاتر به طور خودکار استحکام، چقرمگی، مقاومت شیمیایی یا پایداری حرارتی بیشتر را ایجاد نمی کند.

برای کامپوزیت های فرموله شده، اثرات ترکیبی ماتریس رزین، تقویت، رابط، کیفیت ساخت و شرایط آزمایش باید تحت شرایط معرف ارزیابی شوند.

مشخصه کروماتوگرافی اندازه-محروم

کروماتوگرافی حذف اندازه می تواند برای مشخص کردن جرم مولی ظاهری و توزیع جرم مولی رزین های فنل فرمالدئید استفاده شود. نتایج ممکن است تحت تأثیر آماده‌سازی نمونه، حلالیت، کالیبراسیون و رفتار جداسازی باشد.

جرم مولی عددی متوسط ​​(Mn)، جرم مولی میانگین وزنی (Mw) و پراکندگی اطلاعات ساختاری مفیدی را ارائه می‌کنند. با این حال، این اندازه‌گیری‌ها وابسته به روش هستند و تضمین عملکرد مستقیم برای یک درجه رزین تجاری را تشکیل نمی‌دهند.

مرزهای برنامه

مناسب بودن برای کاربردهای صنعتی تخصصی، از جمله عایق الکتریکی، اجزای اصطکاکی و کامپوزیت های ساختاری، نیازمند ارزیابی در برابر الزامات مهندسی فرمول و فرآیند مورد نظر است. نمی توان آن را از طریق فرضیات کلی در مورد جرم مولی یا درجه پلیمریزاسیون ایجاد کرد.

به طور مشابه، مناسب بودن برای کاربرد بایندر پیروتکنیک را نمی توان به تنهایی از جرم مولی یا درجه پلیمریزاسیون استنباط کرد. هر گونه درخواستی مستلزم ارزیابی خاص فرمولاسیون توسط پرسنل واجد شرایط در مراکز مجاز قانونی است.

تدارکات و ارتباطات فنی

انتخاب الفرزین فنولیکدرجه نیاز به بررسی فرآیند مورد نظر، فرمولاسیون و الزامات عملکرد دارد. در طول بحث های فنی اولیه، مشتریان ممکن است اطلاعات زیر را در صورت لزوم ارائه دهند:

- نوع رزین و فرم عرضه

- اطلاعات مربوط به ویسکوزیته، جریان یا نرم شدن

- داده های مشخصه جرم مولی موجود

- مسیر پردازش در نظر گرفته شده

- دسته سیستم درمان

- الزامات پردازش هدف

- الزامات استفاده نهایی را هدف قرار دهید

- برگه های اطلاعات فنی و برگه های داده های ایمنی موجود

هر نقطه داده ای برای هر درجه رزین اعمال نمی شود و تامین کنندگان ممکن است تمام اطلاعات فهرست شده را نداشته باشند.

برگه اطلاعات فنی اطلاعات فنی انتخاب شده توسط تامین کننده را برای یک درجه خاص ارائه می دهد. اینکه آیا یک مقدار فهرست شده معمولی، مشخص یا تضمین شده است باید از روی سند و مشخصات خرید قابل اجرا تعیین شود.

برگه اطلاعات ایمنی، اطلاعات خطر و احتیاط را برای محصول همانطور که ارائه می‌شود، مخابره می‌کند. همچنین ممکن است اطلاعات مربوط به جابجایی، ذخیره سازی، واکنش اضطراری و دفع را ارائه دهد. عملکرد یا مناسب بودن محصول را برای استفاده نهایی مشخص نمی کند.

غربالگری مواد اولیه به منزله تایید نهایی برای درخواست نیست. تیم واجد شرایط مشتری باید فرمول‌بندی، رفتار پردازش و عملکرد نهایی را با استفاده از فرمول‌بندی واقعی، فرآیند مورد نظر و شرایط خدمات نمایندگی تأیید کند.

نتیجه گیری

درجه پلیمریزاسیون می تواند اطلاعات محدودی در مورد اندازه مولکولی ارائه دهد، اما یک پارامتر مستقل کافی برای انتخاب یا ارزیابی یک رزین فنلی تجاری نیست.

رفتار پردازش یک رزین پخته نشده یا نیمه پیشرفته به ویژگی های مولکولی گسترده تر، ترکیب، شکل فیزیکی و شرایط آزمایش آن بستگی دارد. عملکرد ماده پخت به شبکه حاصله و در صورت امکان به فرمول کامپوزیت کامل بستگی دارد.

بنابراین، انتخاب گرید موثر به جای تقسیم ساده بین درجات پلیمریزاسیون "کم" و "بالا" به ارزیابی چند پارامتری و کاربردی خاص نیاز دارد.

مراجع

1. Gardziella، A.، Pilato، LA، & Knop، A. (2000). رزین های فنولیک: شیمی، کاربردها، استانداردسازی، ایمنی و اکولوژی (ویرایش دوم). اسپرینگر برلین، هایدلبرگ. DOI: 10.1007/978-3-662-04101-7

2. اودیان، جی (2004). اصول پلیمریزاسیون (ویرایش چهارم). Wiley-Interscience. شابک: 978-0-471-27400-3

3. Kostanski، LK، Keller، DM، و Hamielec، AE (2004). کروماتوگرافی حذف اندازه رزین های پلی کندانسات- فنل فرمالدئید. مجله کروماتوگرافی A، 1034 (1-2)، 161-170. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.02.043