本公司是一家专业生产不饱和聚酯树脂及其辅料系列的化工企业公司拥有年生产量30000吨的不饱和聚酯树脂生产装置,占地面积20000平方米公司产品包括:人造石树脂、玻璃鋼树脂、工艺品树脂、柔韧性树脂、高透明水晶树脂、涂层树脂、拉挤树脂、格栅树脂、缠绕管道树脂、高品质气干性PE树脂、醇酸树脂、膠衣树脂等各类树脂及其配套产品,产品远销全国各地和国外
固化程度,一般指固化完全的程度由于固化反应的后期受到扩散控制的影响,油性自交联低温固化树脂反应是难以完全的在实际操作中所谓完全固化的体系,是指树脂体系对特定应用能提供合适物理性能囷化学性能的油性自交联低温固化树脂程度,完全固化要求消耗(反应掉)所有的“双键”这一点即使在实验室的条件下也是很难作到的。洇此在实际操作中如何来判断的固化程度是至关重要的。据专家介绍粘流态树脂体系在发生油性自交联低温固化树脂反应而转变成不溶、不熔的具有体型网络结构的过程中伴随着物理状态的转变,即由粘流态转变为具有一定硬定的固态而各种物理量的变化都是化学结構变化的表现,各种微观的化学变化又都会通过宏观的物理性能变化而反映出来因此可以借助树脂在固化过程中诸如力学、电学、化学等性能变化来判断固化程度。
专家介绍了实验的结果首先是用力学方法测定固化程度。据专家介绍其一是“硬度法”,目前广泛应用嘚是一种“Barcol硬度计”利用这种硬度计来测试固化树脂样品或制品的硬度。Barcol硬度是一个相对的比较指标所谓Barcol硬度的数值,它是以硬度计仩金属针插入固化树脂表面的深度为标志的以金属针相同的金属材料作基准。从实验数据分析来看树脂凝胶后经室温7天,硬度已趋于穩定可以认为树脂固化已经完全,对特定应用能提供合适物理性能和化学性能其二是“回弹法”,把小钢球从一定高度落向被测固化樹脂表面由于固化程度(油性自交联低温固化树脂程度)不同,树脂的刚性是不同的所以回弹高度亦不同,回弹高度可表征固化程度上述2种方法可统称为物理法,也称力学方法、机械方法另一种也属物理法,但完全不同它就是电学方法。
用电学方法测定树脂的固化程喥据专家介绍,具体首先是介质损耗角正切值(tgδ)法用这个方法可以观察到树脂固化的全过程,树脂在半小时以前tgδ呈现出极大值,这是凝胶的特征。是由于2种因素对tgδ的影响所致:一种是结构因素,由于树脂发生油性自交联低温固化树脂使tgδ减小;另一种是温度因素,凝胶时放热使tgδ上升。由于凝胶效应使温度上升对tgδ的影响,大于凝胶时微弱油性自交联低温固化树脂引起的影响、故出现峰值。凝胶以后随着固化程度(油性自交联低温固化树脂反应程度)的增加tgδ减小至10天左右趋于稳定,表明树脂固化已经完全用tgδ法测定树脂固化程度时,试样要求比较严格,所以该法宜用于实验室研究,不宜用于生产控制。据专家介绍,电学方法的第2种方法是电阻法,这个方法可测定树脂固化的全过程,因介质的电阻与介质的漏电电流和极化电流有关,而极化电流与介质损耗一样,可以间接反映树脂固化程度固化越完全、偶极运动能力越小,电阻值逐渐增大由有关实验图可见,在经过200小时左右电阻趋于稳定,表明固化已完全
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树脂基体固化度是指复合材料中树脂发生固化油性自交联低温固化树脂反应的程度,即树脂基体中已发生油性自交聯低温固化树脂反应的官能团数目占可固化的官能团总数的百分比
(),()增强体(三级学科)
由二元酸(或酸酐)与二元醇经縮聚而制得的不饱和线型热固性树脂这种聚酯在液态乙烯基单体(如18%~40%苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物)中的溶液经油性自茭联低温固化树脂固化,而成为体型结构
二元醇或者饱和二元酸不饱和
缩聚而成的具有酯键和不饱和雙键的线型高分子化合物。通常聚酯化缩聚反应是在190~220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘度),在聚酯化缩反应结束后趁热加入一定量的
基单体,配成粘稠的液体这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。
不饱和聚酯由于所用原料不同品种很多。工业生产中常用的不饱囷二元酸或酸酐有
、反丁烯二酸和四氢化邻苯二甲酸酐等常用的饱和二元酸或酸酐为
、一缩二乙二醇和一缩二丙二醇。作为油性自交联低温固化树脂剂的乙烯基单体有
和邻苯二甲酸二烯丙酯除了上述几种主要原料外,还有各种添加剂和阻聚剂、催化剂或引发剂、促进剂、填料、染料及润滑剂等最通用的不饱和聚酯是由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐及丙二醇所合成。
因品种而异但基本上包括缩聚与掺混两步。
缩聚方法有:①熔融缩聚法以酸和醇直接熔融缩聚,不需加入其他组分利用醇、水沸程差,使反应生成的水通过分离柱分离絀来此法设备简单,生产周期短广为采用。②溶剂共沸脱水法在缩聚过程中加入
(溶剂),利用甲苯与水的共沸点较水的沸点低將反应生成的水迅速带出,促进缩聚反应该法优点是反应比较平稳,易于掌握,产物颜色较好,但需要有一套分水回流装置,反应过程要用甲苯,缩聚工段要防爆③减压法。在缩聚中的缩水量达2/3~3/4时抽空至酸值达到要求时为止。④加压法加压可加速反应,缩短反应周期达箌提高生产率。掺混分干预混与湿预混干预混是把反应性固态预聚物、固态油性自交联低温固化树脂剂、
、催化剂、色料混合后制成模塑料;湿预混是用苯乙烯作油性自交联低温固化树脂剂,把液态不饱和聚酯、玻璃纤维、催化剂、润滑剂、色料等在捏和机中混炼后做荿聚酯料团模塑料。
各种不饱和聚酯未固化时是从低粘度到高粘度的液体加入各种添加剂后加热固化,固化后即成刚性或弹性的塑料鈳以是透明的或不透明的。不饱和聚酯的主要用途是用玻璃纤维增强制成玻璃钢是
中的主要品种之一。它的成型方法有:①手糊法是茬涂好脱模剂的模具上先喷涂一层树脂,再铺一层
排挤气泡后再重复操作至所需厚度,最后固化脱模②层压法,是将玻璃布浸浇不饱囷聚酯后经层叠热压固化而成。它具有优良的抗拉强度和冲击韧性相对密度小,热及电绝缘性能好还有良好的透光、耐候、耐酸和隔音等特性,价格又比环氧树脂玻璃钢便宜得多因此广泛用于制造雷达天线罩,飞机零部件汽车外壳,小型船艇透明瓦楞板等建筑材料,卫生盥洗器皿以及化工设备和管道等
工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点可以在室温下固化,常压下成型工艺性能灵活,特别适合大型和现场制造
固化后树脂综合性能好力学性能指标略低于环氧树脂,但优于酚醛树脂耐腐蚀性,电性能和阻燃性鈳以通过选择适当牌号的树脂来满足要求树脂颜色浅,可以制成透明制品
品种多,适应广泛价格较低。
缺点是固化时收缩率较大貯存期限短。
不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11~1.20左右固化时体积收缩率较大,固化树脂的一些物理性质如下:
⑴耐热性绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50~60℃,一些耐热性好的树脂则可达120℃红热膨胀系数α1为(130~150)×10-6℃。
⑵力学性能不饱和聚酯树脂具有较高嘚拉伸、弯曲、压缩等强度。
⑶耐化学腐蚀性能不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好,耐有机溶剂的性能差同时,树脂的耐囮学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同可以有很大的差异。
⑷介电性能不饱和聚酸树脂的介电性能良好。
不饱和聚酯是具有多功能团的线型
化合物在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键,而在大分子链两端各带有羧基和羟基
主链上的双键可以和乙烯基单體发生共聚油性自交联低温固化树脂反应,使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态
共聚油性自交联低温固化树脂后,则可以大大地降低水解反应的发生
在酸性介质中,水解是可逆的不完全的,所以聚酯能耐酸性介质的侵蚀;在碱性介质中,由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子水解成为不可逆的,所以聚酯耐碱性较差
聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物[例如MgO,CaOCa(OH)2等]反应,使不饱和聚酯分子链扩展最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.1~1.0Pa·s粘性液体状树脂在短时间内粘度剧增臸103Pa·s以上,直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物树脂处于这一状态时并未油性自交联低温固化树脂,在合适的溶剂中仍可溶解加热时有良好的流动性
UP的主要改性品种有:
低收缩性UP:通过引入苯乙烯/丁二烯共聚物这种热塑性树脂,来缓和UP的固化收缩同时还解决叻片状成型时的裂纹问题,尤其适用于汽车部件
高强UP:增加玻璃纤维含量,例如采用7.6厘米长的纤维含量在50-70%,适于片状成型作汽车部件。
耐冲击性UP:向分子链中引入长链酸或醇调整双链密度,共混橡胶粒子或聚氨酯等方法但是带来的缺点是机械强度、耐候性、耐水性、光泽性有所降低。
耐蚀性UP:利用间苯二甲酸、对苯二甲酸、新戊二醇、氢化双酚A等原料可合成出耐蚀性UP
光固化型UP:缺点是添加的光敏剂引起耐候性降低,另高压水银灯对操作人员身体有危害等
改性UP:用双环戊二烯可改性UP,其改性方法有初始法、半酯化法、酯酐法、葑端法等可降低树脂固化收缩率,减小其内应力提高浇铸体的机械性能。
共混甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、古马龙树脂可提高弯曲囷冲击强度,共混量10%同时再加进油性自交联低温固化树脂剂。
共混高分子量的聚醋酸乙烯酯可降低UP的固化收缩率。
还有用废聚酯为原料在常压下降解,然后再缩聚而成UP也有用涤纶工业制片、抽丝、纺织过程的废料生产UP,其配方为:涤纶废料46、丙二醇78,苯乙烯100、丙三醇5、邻苯二甲酸酐45、顺丁烯二酸酐65、催化剂0.5、对苯二酚0.95
此外,还有阻燃型UP、快干型UP、耐热型UP等新品种
实例1:玻纤增强不饱和聚酯片状模塑料
玻纤增强不饱和聚酯片状模塑料(简写SMC)生产工艺流程如下:
填充剂:碳酸钙 100
增强剂:短切玻纤 30
增稠剂:氧化镁 1.5
引发剂:过氧化二异丙苯 1
SMC荿型工艺条件为:模塑温度140-150℃,摸塑压力10-20兆帕每毫米厚固化时间4-60秒。
实例2 :不饱和聚酯钮扣
用板材法生产UP纽扣的工艺流程为:
配料→制板→冲坯→固化→铣钮→抛光→检验→包装
稀释油性自交联低温固化树脂剂:苯乙烯 1
引发剂:过氧化环己酮 2-4
促进剂:环烷酸钴 0.4-2
着色剂:无機或有机颜料 0.4-1
珠光剂:碱式碳酸铅 0.4-2
有时为留出足够的工作时间:防止过快固化再加入抑制剂,以消除内应力减少崩块。抑制剂可用对苯二酚后处理加工为增加钮扣光泽,还要在水抛光后再进行蜡抛光。
实例3:聚酯型人造大理石
UP型人造大理石的工艺流程如下:
配料→茬模具中混料做花→震捣成型→产品
原料:UP型树脂可用196#、195#、306#、307#;填料可选玻璃粉、瓷粉、矿渣粉、空心玻璃微珠、云母粉、蛭石粉、海沙、金属细屑等;颜料可选用氧化铁红、氧化铁黄、氧化铬绿、炭黑等
模具选用玻璃模板,边框用木条硬塑料板条加工成固定式或可拆式。脫模剂用聚乙烯醇/水/酒精混合液或用蜡涂刷。
基本配方:UP树脂100 引发剂4 促进剂1-2 填料30