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论世间不饱和树脂为何物?

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论世间不饱和树脂为何物?

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

乙烯基树脂厂家

一、简介

不饱和聚酯树脂一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双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,趁热加入一定量的乙烯基单体,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。

二、制备原料

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和二元酸或酸酐有顺丁烯二酸酐、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邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸和己二酸。用得最多的二元醇是丙二醇、一缩二乙二醇和一缩二丙二醇。作为交联剂的乙烯基单体有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯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。

三、生产方法

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出来。此法设备简单,生产周期短,广为采用。

②溶剂共沸脱水法。在缩聚过程中加入甲苯或二甲苯(溶剂),利用甲苯与水的共沸点较水的沸点低,将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,达到提高生产率。掺混分干预混与湿预混。干预混是把反应性固态预聚物、固态交联剂、玻璃纤维、催化剂、色料混合后制成模塑料;湿预混是用苯乙烯作交联剂,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,做成聚酯料团模塑料。

四、用途

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,可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,是增强塑料中的主要品种之一。

它的成型方法有:

①手糊法,是在涂好脱模剂的模具上先喷涂一层树脂,再铺一层增强材料,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和聚酯后,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。

五、性能特点

1.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玻璃钢制品。

2.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,电性能和阻燃性可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。

3.品种多,适应广泛,价格较低。

4.缺点是固化时收缩率较大,贮存期限短。

六、物理性质

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的拉伸、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,树脂的耐化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。

七、化学性质

不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物,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体发生共聚交联反应,使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。

主链上的酯键可以发生水解反应,酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后,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,CaO,Ca(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至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交联,在合适的溶剂中仍可溶解,加热时有良好的流动性。

八、固化机理

从游离基聚合的化学动力学角度分析 ,UPR的固化属于自由基共聚合反应。固化反应具有链引发、链增长、链终止、链转移四个游离基反应的特点。

链引发——从过氧化物引发剂分解形成游离基到这种游离基加到不饱和基团上的过程。

链增长——单体不断地加合到新产生的游离基上的过程。与链引发相比,链增长所需的活化能要低得多。

链终止——两个游离基结合,终止了增长着的聚合链。

链转移——一个增长着的大的游离基能与其他分子,如溶剂分子或抑制剂发生作用,使原来的活性链消失成为稳定的大分子,同时原来不活泼的分子变为游离基

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