高性能不飽和聚酯樹脂的研究.pdf

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1、第17卷第1期西南工學(xué)院學(xué)報Vol.17No.12002年3月JOURNALOFSOUTHWESTINSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.2002===============================================================文章編號：1007-8916（2002）04-0062-05高性能不飽和聚酯樹脂的研究彭碧輝王興明吳金明（西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院四川綿陽621002）摘要：本文以順酐、苯酐和1，2—丙二醇為主要原料，采用具有氣干性基團的雙環(huán)戊二烯作為改性劑，通過反應(yīng)型改性將其

2、接入不飽和聚酯鏈，以獲得表干性。與同樣條件下通用型樹脂澆鑄體的性能進行比較，實驗結(jié)果表明：雙環(huán)戊二烯的引入，在保留樹脂制品原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，賦予樹脂優(yōu)異的表干性，并提高了樹脂的耐酸、堿、潮濕的能力。關(guān)鍵詞：雙環(huán)戊二烯；改性；不飽和聚酯；表干性中圖分類號：TQ323.4+2文獻標(biāo)識碼：A不飽和聚酯樹脂（簡稱UPR）由不飽和二元酸（或酸酐）、飽和二元酸（或酸酐）與二元醇（飽和或不飽和的醇）烴熔融縮聚而形成，其分子結(jié)構(gòu)中含有非芳香族的不飽和雙鍵的線型不飽和聚酯樹脂。該線型樹脂與不飽和交鏈單體交聯(lián)固化形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂［1，2］。UPR首

3、先由美國橡膠公司于1942年實現(xiàn)工業(yè)化，當(dāng)時主要用在軍事上［3］。由于不飽和聚酯樹脂具有許多優(yōu)點：（1）優(yōu)良的工藝性能；（2）樹脂顏色淺（；3）配方設(shè)計靈活；（4）原料來源豐富，價格低廉；（5）以UPR作為基體，玻璃纖維作為增強材料的復(fù)合材料（FRP），其強度高、質(zhì)量輕［1，4］。因此，UPR現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑以及國防工業(yè)。盡管不飽和聚酯樹脂具有許多其它材料所不具備的獨特優(yōu)點，但也存在一些不足，如：在固化過程中體積收縮率大、易燃、耐腐蝕性不夠高、空氣中的氧往往對聚合產(chǎn)生阻聚作用等，尤其是氧阻聚給該產(chǎn)品在一些寒冷地帶的應(yīng)用帶來

4、了很大困難，使得其制品的表面不能完全干燥，而出現(xiàn)發(fā)粘現(xiàn)象，單元操作周期較長，產(chǎn)品的表面質(zhì)量也不高，因此限制了其應(yīng)用范圍。本文主要通過對不飽和聚酯樹脂進行改性以提高樹脂制品的表面干燥性，探索出不降低產(chǎn)品的原有性能，不提高成本，并對廢物進行利用的途徑。1DCPD改性不飽和聚酯樹脂的合成對產(chǎn)品進行改性，以獲得某些優(yōu)異性能，途徑有兩條：其一是添加型：加入添加劑，采取摻混的方式；其二是反應(yīng)型：通過化學(xué)反應(yīng)，在分子鏈結(jié)構(gòu)中引入新的結(jié)構(gòu)單元。對添加型，須在產(chǎn)品中摻入一定量的添加劑，必然存在相與相之間的結(jié)合問題。如果二者的結(jié)構(gòu)及分子量差異大，則界面問題比較嚴(yán)重

5、。添加劑的存在，對產(chǎn)品的力學(xué)性能損傷也大。反應(yīng)型則不然，它是將改性劑直接以化學(xué)鍵的形式接入分子鏈中，避免了相界面問題，不會因小分子的存在降低其力學(xué)性能，而是從根本上解決問題。本文通過化學(xué)反應(yīng)的方法對其結(jié)構(gòu)進行改性（又稱反應(yīng)型改性），以提高其表干性。本文采用雙環(huán)戊二烯（簡稱DCPD）作為改性劑，DCPD是由二個環(huán)戊二烯（簡稱CPD）分子聚合而成的二烯烴化合物，是石油化工所產(chǎn)生的副產(chǎn)物。1978年D.L.Nelson為了降低原料成本，采用結(jié)構(gòu)加成水解法合成了DCPD型不飽和聚酯樹脂［5］。本文采用“半酯化法”合成DCPD型不飽和聚酯樹脂，本法制得的

6、樹脂綜合性能好［5，8，9］。收稿日期：2001-10-25第1期彭碧輝等：高性能不飽和聚酯樹脂的研究631.1實驗部分1.1.1主要原材料順丁烯二酸酐（MA），工業(yè)純；鄰苯二甲酸酐（PA），工業(yè)純；1，2-丙二醇，工業(yè)純；雙環(huán)戊二烯（DCPD），工業(yè)純；苯乙烯，工業(yè)純；對苯二酚，分析純；精制過氧化苯甲酰；50%過氧化環(huán)己酮糊，化學(xué)純；環(huán)烷酸鈷，化學(xué)試劑。［6，8，10］在裝有電動攪拌器、溫度計、直型冷凝器、分流柱、帶二口連1.1.2DCPD型不飽和聚酯樹脂的合成通管的磨口斜三頸瓶中，加入配方量的MA、PA、1，2-丙二醇，緩慢加熱升溫至反應(yīng)物

7、熔化呈透明時，開啟攪拌器，于150~160?下恒溫2小時，再降溫至120?。在該溫度下以一定的速率滴加DCPD，直至DCPD滴加完全，于140~150?下保溫2小時，再升溫至200?進行反應(yīng)，直至酸值達(dá)到要求為止。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，在反應(yīng)后期進行真空脫水，以提高反應(yīng)程度。將合成的DCPD型不飽和聚酯樹脂（DUPR）降溫到150?，加入60ppm的阻聚劑，當(dāng)溫度降至90~100?時加入35%的苯乙烯，攪拌至樹脂完全溶解，制得具有表干性的樹脂膠液。在保證酸與醇的嚴(yán)格配比下，調(diào)整MA：PA：1，2-丙二醇：DCPD的比例，并對其樹脂的各項性能指標(biāo)進行考

8、察，優(yōu)選出最佳配方。在最佳配方下，研究DUPR的性能。為了與改性前的UPR進行對比分析，在同樣條件下制得通用型UPR，并進行平行實驗。1.2不飽和聚酯