不飽和聚酯樹脂固化性能試驗(yàn)研究

彭天勝 王達(dá)慶

摘要：不飽和聚酯樹脂的固化性能關(guān)系到施工生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，對(duì)其固化性能試驗(yàn)展開研究十分必要。本文對(duì)196D不飽和聚酯樹脂的固化性能試驗(yàn)展開了研究，分析了不同固化體系對(duì)196D不飽和聚酯樹脂固化性能的影響，供相關(guān)施工參考。

關(guān)鍵詞：不飽和聚酯樹脂；固化性能；試驗(yàn)

不飽和聚酯樹脂是一種重要的化工原料，在物理表面加厚、固化中被廣泛應(yīng)用，其工藝性能靈活，固化后的樹脂綜合性能良好，還具有成本低、粘度低等優(yōu)點(diǎn)。但是，在不飽和聚酯樹脂應(yīng)用于施工生產(chǎn)的過程中，常常存在著固化慢的問題，嚴(yán)重影響到了施工的順利進(jìn)行。因此，對(duì)不飽和聚酯樹脂固化性能試驗(yàn)展開研究具有十分重要的意義。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器藥品

XWFC-150型熱敏電阻溫度平衡記錄儀；巴氏硬度計(jì)；THZ-82型恒溫水浴鍋；樹脂澆鑄體制樣機(jī)；托盤天平、ML204電子天平。196D不飽和聚酯樹脂（UPR）（DCPD型不飽和聚酯樹脂），工業(yè)品；固化劑過氧化甲乙酮（MEKP）、過氧化苯甲酰（BPO）和促進(jìn)劑環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、N，N-二甲基苯胺（DMA）。

1.2 196D不飽和聚酯樹脂（UPR）凝膠時(shí)間確定

取100g不飽和聚酯樹脂放入200mL燒杯中，加入3g過氧化物固化劑，調(diào)整促進(jìn)劑用量，保證25℃時(shí)，樹脂凝膠時(shí)間在（30±5）min之間。按照GB/T7195-87測定樹脂凝膠時(shí)間。

1.3樹脂澆鑄體的制備

按照GB/T3854-2005制備。

1.4實(shí)驗(yàn)方法

1）巴氏硬度測試按照GB/T3854-2005測試樹脂澆鑄體的巴氏硬度。

2）固化時(shí)間、放熱峰溫度測試，按照文獻(xiàn)[3]的方法進(jìn)行。

3）氣干性測試用手感覺是否粘手。

2.結(jié)果與討論

2.1 DMA用量對(duì)196D不飽和聚酯樹脂固化性能影響

表1為DMA用量對(duì)196D不飽和聚酯樹脂（UPR）固化時(shí)間、放熱峰溫度、氣干性、澆注體硬度的影響。

由表1數(shù)據(jù)可知，隨著DMA用量增加，樹脂固化時(shí)間逐漸減少，放熱峰溫度逐漸升高，樹脂澆鑄體的巴氏硬度逐漸升高，當(dāng)DMA用量達(dá)到1.1%時(shí)，放熱峰溫度和巴氏硬度反而下降，固化時(shí)間反而增長，究其原因：1）DMA對(duì)該固化體系過氧化甲乙酮/異辛酸鈷中的促進(jìn)劑異辛酸鈷具有活化作用，進(jìn)而提高了過氧化甲乙酮分解產(chǎn)生自由基的速率和數(shù)量，因而樹脂的放熱峰溫度和澆注體硬度增加，固化時(shí)間縮短；2）要保證25℃時(shí)，樹脂凝膠時(shí)間在（30±5）min之間，在固定過氧化甲乙酮加入量的前提下，增加DMA用量，勢必減少促進(jìn)劑異辛酸鈷用量，促進(jìn)劑異辛酸鈷加入量的減少，降低了過氧化甲乙酮分解產(chǎn)生自由基的速度及數(shù)量，因而，樹脂的放熱峰溫度和澆注體硬度降低，固化時(shí)間延長。由于DMA的加入可造成樹脂固化產(chǎn)品的顏色變深，脆性增大，一般情況下DMA的加入量不超過0.9%；3）196D不飽和聚酯樹脂屬于DCPD型不飽和聚酯樹脂，氣干性是該類樹脂的最大特點(diǎn)，一般情況下，不受固化體系及其成分的影響。按照不飽和聚酯樹脂GB/T8237-2005要求，DCPD型不飽和聚酯樹脂（196D不飽和聚酯樹脂屬于DCPD型）澆鑄體的巴氏硬度應(yīng)≥36；不飽和聚酯樹脂加工成型過程中，要求樹脂的放熱峰溫度在135℃以上，凝膠與固化時(shí)間差越短越好，這樣既可保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能提高生產(chǎn)效率，所以樹脂在加工成型過程中加入一定量的DMA是非常必要的。

2.2固化體系不同對(duì)196D不飽和聚酯樹脂固化性能的影響

表2-2為采用不同固化體系時(shí)，196D不飽和聚酯樹脂固化性能數(shù)據(jù)。

由表2數(shù)據(jù)可知，采用MEKP/CoⅡ/DMA固化體系，196D不飽和聚酯樹脂的固化性能最好，且澆鑄體巴氏硬度為37（≥36），符合GB/T8237-2005要求，放熱峰溫度（144.5℃）較高，固化與凝膠時(shí)間差（5.1min）較小，更符合196D不飽和聚酯樹脂的固化成型要求，因而，MEKP/CoⅡ/DMA是196D不飽和聚酯樹脂的最好固化體系，究其原因是1）不飽和聚酯樹脂的固化機(jī)理是固化體系發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生自由基，自由基引發(fā)樹脂體系中雙鍵中的Π鍵打開產(chǎn)生自由基，自由基之間發(fā)生反應(yīng)使樹脂固化成型。2）196D不飽和聚酯樹脂屬于DCPD型不飽和聚酯樹脂，是一種活性較低的樹脂，MEKP/CoⅠ、MEKP/CoⅡ和BPO/DMA是二元固化體系，是單促進(jìn)劑體系，前二者的缺點(diǎn)是潮氣的阻聚作用強(qiáng)，對(duì)樹脂中雜質(zhì)（包括填料）的敏感性強(qiáng)，不能使活性低的不飽和聚酯樹脂完全固化，后者的缺點(diǎn)是空氣的阻聚作用強(qiáng)，不能使活性低的不飽和聚酯樹脂完全固化，MEKP/CoⅡ/DMA固化體系是三元固化體系，是雙促進(jìn)劑體系，克服了二元單促進(jìn)劑體系的缺點(diǎn)，屏蔽或減少環(huán)境對(duì)固化的影響，可使不飽和聚酯樹脂，特別是低活性不飽和聚酯樹脂快速、完全固化，提高放熱峰溫度和固化速度，進(jìn)而提高樹脂的固化度，增加樹脂澆鑄體的硬度。

3.結(jié)論

綜上所述，不飽和聚酯樹脂固化性能差會(huì)給施工生產(chǎn)帶來不便，影響到施工的質(zhì)量。本文在DCPD型不飽和聚酯樹脂固化成型中應(yīng)用了MEKP/CoⅡ/DMA固化體系，該體系固化快，能夠滿足生產(chǎn)的需求，在不飽和聚酯樹脂施工生產(chǎn)中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]不飽和聚酯樹脂室溫固化體系研究進(jìn)展[J].袁學(xué)會(huì)，劉方方，馮倩男.山東化工.2014（05）

[2]不飽和聚酯樹脂BPO/DMA/MHPT固化體系的研究[J].劉方方，袁學(xué)會(huì).粘接.2016（02）