Время желатинизации

О времени желатинизации НПС.

Для определения времени желатинизации ненасыщенных полиэфирных смол (НПС) установлен ГОСТ 22181-2015 «СМОЛЫ ПОЛИЭФИРНЫЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ Методы определения времени желатинизации» (ISO 2535:2001).

Настоящий стандарт устанавливает методы определения времени желатинизации

НПС при температуре окружающей среды от 18 °С до 30 °С.

Рекомендуемая температура - 25 °С.

По данному стандарту за временем желатинизации при температуре окружающей среды: считается «Условное обозначение общего времени с момента добавления к смоле ускорителя и инициатора до момента, когда вязкость смеси достигнет значения 50 Па·с»

Этим стандартом предусмотрены шесть методов:

- метод А1 - предусматривает использование автоматического устройства, в котором стеклянная палочка вращается в смеси (смола, ускоритель, инициатор), которая находится в пробирке, при этом вращение палочки автоматически прекращается при достижении смесью вязкости 50 Па·с;

- метод А2 - также предусматривает использование автоматического устройства, но смесь находится в стакане;

- метод В1 - предусматривает использование устройства для непрерывного измерения вязкости, в котором стеклянная палочка совершает колебательное движение по

продольной оси в смеси, которая находится в пробирке. Вязкость измеряют непрерывно для

получения графика зависимости вязкости от времени;

- метод В2 - также предусматривает использование устройства для непрерывного измерения вязкости, но смесь находится в стакане;

- методы С1 и С2 — предусматривают визуальную оценку состояния смеси:

- метод С1 — смесь помещают в пробирку;

- метод С2 — смесь помещают в стакан.

Из всех этих методов для практического применения относительно удобен только     метод С2:

«Испытание проводят при температуре 25 °С. В стакане из полипропилена взвешивают (100,0 ± 0,1) г смолы, помещают стакан со смолой в водяную баню и выдерживают до тех пор, пока температура смолы не достигнет (25,0 ± 0,5) °С. Добавляют в смолу 1 г раствора октоата кобальта. Перемешивают содержимое стакана шпателем, затем добавляют к смеси 1,5 г раствора перекиси метилэтилкетона. Включают секундомер и перемешивают смесь шпателем в течение 30 с. Помещают шпатель в центр смеси, через каждые 30 с проверяют консистенцию смеси, двигая стержень вверх и вниз. Когда смесь перестанет стекать со шпателя, выключают секундомер.»

Эти методы предусматривают использование раствора октоата кобальта в толуоле или ускорителя нафтената кобальта НК-3, которыми поставщики в настоящее время не комплектуют поставки НПС. Требование стандарта использовать только реактивы квалификации не ниже ч.д.а. также резко ограничивает возможность применения этого ГОСТ в практических целях. 

По этим причинам производители и поставщики НПС предпочитают для определения времени желатинизации НПС использовать свои внутрифирменные методики.

Мы предлагаем нашу методику, удобную для практического применения:

«В стакане из полипропилена или полиэтилена (или в стеклянной баночке) взвешивают навеску смолы массой от 50 г до 100 г. Помещают стакан со смолой в водяную баню с температурой (23 ± 0,5) ° С и, размешивая смолу стеклянной палочкой, доводят температуру смолы в стакане до (23 ± 0,5) ° С. После достижения необходимой температуры термометр из смолы вынимают и далее контролируют только температуру водяной бани, которая должна быть установлена и поддерживаться в пределах (23 ± 0,5) ° С. Уровень воды в водяной бане должен быть выше уровня смолы с отвердителем в стакане. 

Добавляют к смоле из пипетки ускоритель отверждения СПЭФ-2 (с содержанием активного кобальта 1,35 %) массой 1,5 % от массы навески смолы и смесь тщательно перемешивают при помощи стеклянной палочки в течение 1,0 – 2,0 минут до однородного состояния. (Испытания предварительно ускоренных марок смол СПЭФ с символом «E» проводят без добавления ускорителя). Затем к этой смеси добавляют перекись метилэтилкетона массой 1,5 % от массы навески смолы и перемешивают в течение 1,5 – 2,0 минут.  Секундомером измеряют время с момента добавления перекиси метилэтилкетона до желатинизации смолы. Периодически проверяют состояние смеси при помощи стеклянной палочки на способность к перемешиванию. После достижения вязкости смолы до состояния, при которой перемешивание становится невозможной, секундомер останавливают. 

За результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух определений, расхождение между которыми не превышает предела повторяемости, равного 1 минуте»

Примечания:

 1.Для дозирования ускорителя отверждения (СПЭФ-2) и отвердителя (перекиси метилэтилкетона) удобно использовать медицинские шприцы со снятыми иглами (отдельно для ускорителя и отвердителя).

2. Определение времени желатинизации с использованием водяной бани рекомендуется применять для проведения контрольных испытаний, например, для входного контроля. или в арбитражных целях. А для проведения технологического опробования и оценки поведения НПС в целях практического применения желательно проводить испытания при температуре окружающей среды. 

Особенности времени желатинизации НПС.

Процесс желатинизации сопровождается выделением тепла. К моменту желатинизации НПС при проведении испытаний при комнатной температуре температура смол общего назначения, как правило, может достигать 30 - 35 ° С.  При повышении температуры время желатинизации сокращается. Таким образом, без охлаждения процесс желатинизации является самоускоряющимся. Поэтому определение времени желатинизации с применением водяной бани не позволяет более или менее точно предсказывать скорость желатинизации при температуре окружающей среды или производственного помещения.

По мере желатинизации вязкость НПС возрастает. Особенно резко увеличение вязкости происходит в последние минуты и секунды желатинизации. Следовательно, любые технологические процессы переработки и использования НПС должны быть осуществлены до возрастания вязкости выше рабочего состояния НПС (обычно до истечения 85% времени желатинизации).

НПС имеют ограниченные сроки хранения. Это означает, что при длительном хранении НПС вследствие самопроизвольной полимеризации вязкость НПС постепенно возрастает даже при соблюдении условий хранения. Одновременно сокращается время желатинизации вплоть до исчерпания.

В случаях предварительно ускоренных НПС может иметь место так называемы «сдвиг времени желатинизации», выражающийся в увеличении времени желатинизации при хранении. Особенно подвержены «сдвигу» предварительно ускоренные НПС, содержащие наполнители, антипирены, пигменты и загустители. Причина этого – снижение активности ускорителя вследствие адсорбции ускорителя наполнителями и загустителями, гидролиза октоата кобальта со образованием нерастворимых соединений под действием примесей влаги, присутствующих в НПС или наполнителях. Время желатинизации НПС из-за «сдвига» может увеличиться в 2- 3 раза по сравнению с исходным временем.  В таких случаях рекомендуется добавлять к смолам перед использованием дополнительное количество ускорителя в количествах, необходимых для нормального отверждения.

Сдвиг времени желатинизации не увеличивает срок хранения НПС, а отражает только способность к желатинизации под действием отвердителя.