English version

Formularz logowania

zarejestruj się


Drukuj

Poliestry – 55 lat badań w Instytucie Chemii Przemysłowej

Badania i opracowania technologiczne w dziedzinie żywic poliestrowych prowadzone w Instytucie obejmowały:

— nienasycone żywice poliestrowe (NŻP),

— plastyfikatory poliestrowe do PVC,

— poliestrole do poliuretanów,

— żywice poliestroimidowe do przewodów nawojowych (PEI).


Najwcześniejsze prace dotyczyły nienasyconych żywic poliestrowych, których opracowanie zostało zapoczątkowane ponad 55 lat temu w Instytucie Tworzyw Sztucznych (ITS) (od 1971 r. Instytut Chemii Przemysłowej) w Warszawie.


Nienasycone żywice poliestrowe

Badania nad syntezą nienasyconych żywic poliestrowych rozpoczęła w Instytuciew1954 r. Zofia Kłosowska. Do zespołu dołączył w 1958 r. Piotr Penczek, a w 1961 r. Ryszard Ostrysz. W wyniku intensywnie prowadzonych prac już w 1958 r. uruchomiono produkcję małotonażową NŻP na hali technologicznej Instytutu, a następnie, w 1960 r., uruchomiono produkcję podstawowego asortymentu tych żywic równolegle w Zakładach Tworzyw Sztucznych w Pustkowie i w Zakładach Chemicznych „Sarzyna” [1, 2].


Na podstawie zdobytych doświadczeń uruchomiono w połowie lat sześćdziesiątych ub. wieku produkcję żywic i lakierów poliestrowych w Kujawskiej Fabryce Farb i Lakierów we Włocławku (obecnie „Nobiles”) oraz w Dębickiej Fabryce Farb i Lakierów. W latach siedemdziesiątych ub. wieku zespół prowadził badania nad rozszerzeniem asortymentu tych żywic zgodnie z wymaganiami odbiorców, m.in. opracowano i wdrożono do produkcji i stosowania lakiery poliestrowe do drewna oraz kilka typów elastycznych żywic poliestrowych. Nowatorskie w skali światowej były też zapoczątkowane przez R. Ostrysza prace nad zastosowaniem do syntezy NŻP odpadowego poli(tereftalanu etylenu).

Badaniom nad syntezą żywic poliestrowych towarzyszyły prowadzone równolegle prace dotyczące ich przetwórstwa [3].

ICHP - Zespół Instytutu

Od lewej: Elżbieta Michalczyk,

Jadwiga Stanecka,

Grażyna Cynkowska,

Piotr Penczek,

Elżbieta Wardzińska



Do ważniejszych osiągnięć z zakresu nienasyconych żywic poliestrowych można zaliczyć technologię produkcji żywic z odpadów poli(tereftalanu etylenu) – PET (produkcja w kraju i sprzedaż licencji do Włoch) [4], opracowanie dodatków zmniejszających emisję styrenu podczas przetwórstwa (produkcja w kraju i sprzedaż licencji do Niemiec) oraz produkcję trudno palnych żywic poliestrowych wykorzystującą kopolimeryzację epichlorohydryny z bezwodnikiem ftalowym i maleinowym [5].

W połowie lat 90. ub. wieku rozpoczęto badania nad żywicami poliestrowymi, które doprowadziły do uruchomienia produkcji dwóch rodzajów żywic w Zakładach „Polifarb” we Wrocławiu i w Cieszynie. Opracowano też i wdrożono do produkcji w ww. Zakładach dodatek do farb proszkowych nanoszonych metodą tryboelektryczną.

Oryginalnym osiągnięciem w dziedzinie farb proszkowych było opracowanie technologii produkcji farb proszkowych sieciowanych UV. Niestety zmiana właściciela zakładów „Polifarb Cieszyn-Wrocław” nie pozwoliła na jej wdrożenie. Badania nad tą technologią wzbogaciły wiedzę o kinetyce i mechanizmach polimeryzacji wolnorodnikowej i kationowej inicjowanych UV. Były one kontynuowane w ramach 5. Programu Ramowego UE (akronim LOTEC) i zaowocowały opracowaniem technologii farb proszkowych sieciowanych UV dualnie (wolnorodnikowo i kationowo). Badania dotyczące farb proszkowych sieciowanych termicznie i UV są nadal prowadzone w IChP w ramach projektów rozwojowych. Na uwagę zasługuje opracowanie technologii produkcji spoiw do farb proszkowych (poliestrowych i epoksydowych) modyfikowanych warstwowymi nanonapełniaczami (hydrotalkitem i montmorylonitem) oraz nanokompozytowych fotoinicjatorów.

Prace badawcze w dziedzinie nienasyconych żywic poliestrowych zakrojone były w Instytucie na szeroką skalę, o czym świadczy liczba 86 publikacji z tego zakresu. Pierwsza praca poświęcona tej tematyce dotyczyła badań nad utwardzaniem nienasyconych żywic poliestrowych [6]; praca ta została opublikowana przez pracowników Instytutu już w 1957 roku, a pierwsze publikacje na temat syntezy i właściwości opracowanych w Instytucie nowych NŻP ukazała się w 1962 roku [7].Wpublikacjach pracowników Instytutu na temat NŻP zostały podsumowane prace badawcze dotyczące tej tematyki po upływie 25 lat [5], 35 lat [8] i 40 lat [9]. Stan wiedzy i technologii w dziedzinie NŻP został przedstawiony w monografii wydanej w 1969 roku (I wyd.), w 1986 r. (II wyd. zmienione i rozszerzone [3]) oraz w 2010 r. (III wydanie zmienione). Wśród autorów trzech kolejnych wydań byli pracownicy Instytutu: Zofia Kłosowska-Wołkowicz, Piotr Penczek i Ryszard Ostrysz.



Plastyfikatory poliestrowe do PVC

Wkrótce po wojnie rozpoczęto w Instytucie prace nad przetwórstwem PVC zarówno twardego – Winidum, jak i zmiękczonego. Równolegle prowadzono badania nad syntezą i doborem zmiękczaczy, stabilizatorów, napełniaczy i innych środków pomocniczych [10, 11]. Oryginalnymi opracowaniami Instytutu były plastyfikatory estrowe do PVC, otrzymywane z produktów ubocznych z utleniania cykloheksanuwZakładach Azotowych w Tarnowie. Plastyfikatory te zostały wdrożone do produkcji w 1976 roku [12]. Prace nad kolejnymi plastyfikatorami, takimi jak: trimelitan trioktylowy, tereftalan dioktylowy (z odpadów DMT) oraz nad syntezą plastyfikatorów do PVC z hydroksykwasów wyodrębnionych z produktów ubocznych z utleniania cykloheksanonu doprowadzono do etapu umożliwiającego ich wdrożenie [13]. Jednocześnie z badaniami nad syntezą plastyfikatorów prowadzono prace mające na celu opracowanie technologii produkcji wykładzin podłogowych i folii w ZTS „Jasło”, a także pasów transmisyjnych (do zastosowań w górnictwie) w Zakładach Przemysłu Gumowego w Bydgoszczy.

Celem kolejnych badań nad plastyfikatorami było opracowanie nowej generacji plastyfikatorów poliestrowych, charakteryzujących się dobrymi właściwościami termicznymi, małą lotnością, dobrą odpornością na światło oraz dużą odpornością na ekstrakcje [14]. Opracowano syntezę nowych plastyfikatorów poliestrowych z kwasu adypinowego, bezwodnika ftalowego i mieszanin glikoli o cząsteczkach liniowych i rozgałęzionych, blokowanych 2-etyloheksanolem. Receptury te są chronione patentem [15].Ww. plastyfikatory poliestrowe zostały wdrożone do produkcji w Zakładach Chemicznych „Organika-Sarzyna” S.A. w Nowej Sarzynie w 2002 roku. Pracę zrealizowano w ramach projektu celowego KBN Nr T09 2001C/5491 pt. „Uruchomienie produkcji dwóch typów plastyfikatorów poliestrowych do PVC”.

Pracownicy
Zakładu Poliestrów
i Epoksydów

ICHP - zespół zakładu



Poliestrole do poliuretanów

Badania nad syntezą składników do otrzymywania poliuretanów (pianki, kleje, wyroby lite, itp.) prowadzono w Instytucie już w latach sześćdziesiątych ub. wieku. Opracowano serię kilkunastu poliestrów nasyconych o nazwie „Poles”, które wdrożono w Zakładach Chemicznych ZACHEM w Bydgoszczy. Kolejne prace ukierunkowano na wykorzystanie w syntezie poliestrów surowców odpadowych i ubocznych powstających podczas wielkotonażowych produkcji związków petrochemicznych [16–19]. Rezultatem tych badań były wdrożenia, w latach 1975–1980, oryginalnych poliestrów o nazwie ORWITOL w Zakładach Włókien Chemicznych „Elana” w Toruniu. Poliestry te z powodzeniem stosowano do wytwarzania pianek poliuretanowych i klejów. Korzystne właściwości produktu ocenili odbiorcy zagraniczni, na zmówienie których produkowano 2000 t/r.ORWITOL-u. Kolejne poliestry nasycone produkowane z zastosowaniem produktów odpadowych wdrożono w Zakładach Tworzyw Sztucznych „Erg” w Pustkowie, Wrocławskiej Fabryce Farb i Lakierów, Z.Ch. ZACHEM w Bydgoszczy, Kujawskiej Fabryce Farb i Lakierów we Włocławku oraz Z.Ch. „Organika-Sarzyna” w Nowej Sarzynie.

Korzystając z wieloletniego doświadczenia, podjęto próby wprowadzenia do bazy surowcowej poliestrów nasyconych surowców bioodnawialnych, takich jak olej rzepakowy, olej słonecznikowy i gliceryna [20–22]. Wynikiem prac nad syntezą nowych poliestrów do poliuretanów z zastosowaniem surowców odpadowych – odpadowego poli(tereftalanu etylenu) (PET) i bioodnawialnych – oleje roślinne (OR) było opracowanie technologii nowej grupy rozgałęzionych poliestroli o korzystnych właściwościach użytkowych. Technologie te chronione patentami zostały w 2006 roku wdrożone do produkcjiwZ.Ch. „Organika-Sarzyna” S.A.wNowej Sarzynie. Technologie zostały nagrodzone licznymi medalami na wystawach krajowych i zagranicznych, m.in. wdrożona technologia wytwarzania poliestroli z produktów odpadowych (PET) i bioodnawialnych (OR) została nagrodzona srebrnym medalem na wystawie EUREKA 2005 w Brukseli i brązowym medalem na 6. Międzynarodowej Wystawie Wynalazków INNOWACJE 2005 w Gdańsku.


Żywice poliestroimidowe do przewodów nawojowych (PEI)

W końcu lat sześćdziesiątych ub. wieku wytwórcy materiałów elektroizolacyjnych byli zainteresowani zastosowaniem polimerów termoodpornych, które byłyby trwałe w określonym szerokim zakresie temperatury i gwarantowały, że wyroby wykonane z ich udziałem (silniki, transformatory itp.) będą pracować długo i bezawaryjnie w warunkach podwyższonej temperatury.

W tym czasie rozpoczęto w Instytucie badania nad syntezą żywic poliestroimidowych. Pierwsze technologie produkcji tych żywic wdrożono w 1980 r. weWrocławskiej Fabryce Farb i Lakierów („Polifarb-Wrocław”) – jedynym zakładzie w kraju produkującym poliestroimidowe lakiery elektroizolacyjne. Wdrożenia obejmowały produkcję żywic poliestroimidowych o symbolach PEI-155 i PEI-180 i wytwarzanie poliestroimidowych lakierów elektroizolacyjnych odpowiedniej klasy elektrycznej [25].

Wnastępnych latach opracowano (z wykorzystaniem receptur podstawowych poliestroimidowych żywic PEI-155 i PEI-180) technologie elektroizolacyjnych lakierów poliestroimidowych o ograniczonej zawartości trikrezolu (dwa typy: średniokrezolowy i niskokrezolowy lakier poliestroimidowy) oraz bezkrezolowy lakier poliestroimidowy. Technologie te wdrożono do produkcji w 1981 r. [26–27].

W ramach prac modernizacyjnych mających na celu zmniejszenie kosztów produkcji żywic poliestroimidowych, do wytwarzania których stosowano głównie surowce importowane, w 1982 roku przygotowano i wdrożono technologie produkcji tych żywic, w których zastąpiono importowany 4,4'-diaminodifenylometan glikolowy roztworem mieszaniny izomerów diaminodifenylometanu [28].

Żywice poliestroimidowe o dużej zawartości dianu zostały wdrożone do produkcji w 1994 r., są one stosowane do wyrobu elektroizolacyjnego lakieru poliestroimidowego DPI-180 pozwalającego na otrzymywanie powłok klasy H [29].

Opracowana w IChP technologia, polegająca na wprowadzeniu 2-butylo-2-etylo-1,3-propanodiolu do składu żywicy poliestroimidowej, umożliwiła wytwarzanie poliestroimidowego lakieru elektroizolacyjnego o dużej zawartości substancji błonotwórczych, podwyższonej z 34 do 40 %. Technologia ta została wdrożona do produkcji w 1998 r. w Zakładach „Polifarb Cieszyn” weWrocławiu.

Niestety zmiana profilu produkcji fabryki w wyniku przekształceń własnościowych (zmiana właściciela „Polifarb Cieszyn” Wrocław) zamknęła kartę historii polskich żywic poliestroimidowych i produkowanych z nich lakierów.

Podsumowaniem wieloletnich prac badawczych w dziedzinie żywic poliestroimidowych jest opracowanie dziewięciu oryginalnych rozwiązań technologicznych wdrożonych do przemysłu i chronionych licznymi patentami. Wyniki prac dotyczących opracowań technologii żywic poliestroimidowych zostały opublikowane w wielu czasopismach oraz przedstawione na konferencjach naukowych [30–38].


LITERATURA

[1] „75 lat Instytutu Chemii Przemysłowej im. prof. I. Mościckiego” (pod red. B. Witowskiej-Mocek), Warszawa 1997. [2] Penczek P., Rościszewski P., Zakrzewski L., Lendzion A., Zieliński W.: Polimery 1997, 42, 5. [3] KrólikowskiW., Kłosowska-Wołkowicz Z., Penczek P.: „Żywice i laminaty poliestrowe”,WNT,Warszawa 1986, II wyd. [4] Ostrysz R.: Polimery 1969, 14, 203. [5] Kłosowska-Wołkowicz Z.,Wajnryb M.: Chem. Ges. DDR, Mitteilungsblatt 1957, str. 147. [6] Penczek P.: Plaste Kauntsch. 1962, 9, 425. [7] Kłosowska-Wołkowicz Z., Penczek P.: Polimery 1982, 27, 234. [8] Penczek P.: Polimery 1992, 37, 496. [9] Penczek P., Kłosowska-Wołkowicz Z.: Polimery 1997, 42, 294. [10] Kalińska D., Płochocka K.: Zmiękczanie tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1965. [11] Tomaszewska I.,Wojtowicz B.: Przem. Chem. 1973, 52, 149. [12] Pat. Pol. 133 815 (1980). [13] Ciborowski S., Wardzińska E., Penczek P.: Prace statutowe Instytutu Chemii Przemysłowej (1999/2000). [14] Wardzińska E., Penczek P.: Przem. Chem. 2002, 81/12 793. [15] Pat PRL 189 028. [16] Ostrysz R., Wardzińska E., Penczek P., Miszewska A.: Przem. Chem. 2007, 86/4, 300. [17] Wardzińska E.: Przem. Chem. 2006, 85, 1447. [18] Penczek P.: Polimery 2007, 52, 237. [19] Wirpsza Z.: Poliuretany, chemia, technologia, zastosowanie, WNT, Warszawa 1991. [20] Ostrysz R.: Polimery 1970, 15, 406. [21] Penczek P.: Polimery 1977, 17, 229. [22] Ostrysz R.: Polimery 1989, 14, 203. [23] Miszewska A.: Praca magisterska IChP-UW, Warszawa 2004. [24] Zgł. Pat. P-365861 (2004). [25] Pat. polski 125 456 (1982). [26] Pat. polski 132 617 (1984). [27] Pat. polski 132 618 (1984). [28] Pat. polski 133 809 (1984). [29] Zgł. pat. P-315 332 (1995). [30] Penczek P., Kosińska W., Drągowska E.: Farbe Lack 1972, 78, 37. [31] Penczek P., Cynkowska G., Wardzińska E.: Farbe Lack 1982, 88, 20. [32] Penczek P.: Farbe Lack 1982, 88, 907. [33] Cynkowska G., Penczek P., Wardzińska E.: Polimery 1982, 27, 253. [34] Orzeszko A., Cynkowska G.,Wardzińska E., Zakrzewski J.: Polimery 1991, 36, 320. [35] Wardzińska E., Penczek P.: Chemik 1995, 48, 78. [36] Penczek P., Rudnik E., Wardzińska E.: Farbe Lack 1995, 101, 381. [37] Penczek P., Wardzińska E., Bończa-Tomaszewski Z.: XXII FATIPEC Congress (Budapeszt 1994), vol 3, 127. [38] Penczek P., Wardzińska E.: Adv. Coat. Technol.- ACT' 96 Int. Conf. 2nd, Gliwice 1996.


dr ElżbietaWardzińska

dr Zbigniew Bończa-Tomaszewski

Zakład Poliestrów, Epoksydów i Poliuretanów

Instytut Chemii Przemysłowej