不饱和聚酯树脂的固化

不饱和聚酯树脂的固化不饱和聚酯树脂化外观：无色透明粘稠液体固体含量：62±3%粘度：40—60秒（涂4号杯，25°C）酸值：@35mgKOH/克使用方法（参考配方）：树脂引发剂（过氧化甲乙酮液）0.8—2份（若过氧化环己酮糊1.5-4份）促进剂（辛酸钻液）0.5-3份（本型号产品已加入适量,可不必再加）客户应根据使用时的天气温度情况和制作工艺要求，分别称取树脂（促进剂已加入，需要时可自行考虑补加量）、引发剂调和成均匀的树脂胶。具有粘性的可流动的不饱和聚酯树脂，在引发剂存在下发生自由基共聚合反应，而生成性能稳定的体型结构的过程称为不饱和聚酯的固化。发生在线型聚酯树脂分子和交联剂分子之间的自由基共聚合反应，其反应机理同前述自由基共聚反应的机理基本相同，所不同的它是在具有多个双键的聚酯大分子（即具有多个官能团）和交联剂苯乙烯的双键之间发生的共聚，其最终结果，必然形成体型结构。固化的阶段性不饱和聚酯树脂的整个固化过程包括三个阶段：凝胶一从粘流态树脂到失去流动性生成半固体状有弹性的凝胶；定型一从凝胶到具有一定硬度和固定形状，可以从模具上将固化物取下而不发生变形；熟化一具有稳定的化学、物理性能，达到较高的固化度。一切具有活性的线型低聚物的固化过程，都可分为三个阶段，但由于反应的机理和条件不同，其三个阶段所表现的特点也不同。不饱和聚酯树脂的固化是自由基共聚反应，因此具有链锁反应的性质，表现在三个阶段上，其时间间隔具有较短的特点，一般凝胶到定型有时数个小时就可完成，再加上不饱和聚酯在固化时系统内无多余的小分子逸出，结构较为紧密，因此不饱和聚酯树脂和其他热固性树脂相比具有最佳的室温接触成型的工艺性能。引发剂

用于不饱和聚酯树脂固化的引发剂与自由基聚合用引发剂一样，一般为有机过氧化合物。各类有机过氧化合物的特性，通常用活性氧含量，临界温度和半衰期等表示。活性氧含量活性氧含量又称为有效氧含量。对于纯粹的过氧化物，活性氧含量是代表有机过氧化物纯度的指标。实际上，由于纯粹有机过氧化物贮存的不安定性，通常与惰性稀释剂如邻苯二甲酸二丁酯等混合配制，以利于贮存和运输。临界温度过氧化物受热分解形成自由基时所需的最低温度称为临界温度。一般在临界温度以上才发生引发反应，这可从固化放热效应反映出来。临界温度是不饱和聚酯树脂固化时应用的工艺指标。半衰期半衰期是指在给定温度条件下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。实际应用上，可用下面两种方法表示半衰期，一种是给定温度下的时间，另一种是给定时间下的温度，它们都是引发剂活性的标志。显然，有机过氧化物的半衰期愈短，其活性也就愈大。引发剂的种类虽然很多，但不饱和聚酯树脂固化最常用的主要是两种，即国产1号引发剂和2号引发剂。1号引发剂是50%过氧化环已酮糊。过氧化环已酮是几种化合物的混合物，外观是白色粉沫或硬块，易溶于苯乙烯中得到透明的溶液。由11的过氧化环已酮和邻苯二甲酸二丁酯组成的1号引发剂，呈糊状，久置后分层，上层为透明溶液，下层是白色沉淀物，使用时必须搅拌均匀成糊状。过氧化甲乙酮具有与过氧化环已酮类似的特性，一般配成邻苯二甲酸二甲酯的50%溶液使用，该溶液无色透明，不含悬浮物，使用时不需要搅拌。2号引发剂是50%的过氧化苯甲酰糊，用等量的邻苯二甲酸二甲酯配制而成。不饱和聚酯树脂中添加2%的过氧化苯甲酰，在室温可以保持稳定在10天以上，所以它是一种稳定性很好的引发剂。主要有机过氧化物的特性见表五。表5主要有机过氧化物的物性名称物态有效成分%临界温度°C温度。C时间h活化能kj/mol活性氧%分子量活性氧%分子量过氧化二苯甲酰固96-9870707285100 13.0102.10.4 126.656.4 242过氧化环己酮（混合物）固 95 98559110011520103.81.012.0（主成分）228过氧化甲乙酮（混合物） 液60（二甲酯） 80851001051158116103.6 119.13 11.0（主成分）176促进剂常用有机过氧化物引发剂的临界温度一般都在60°C以上，这就说明单独使用有机过氧化物作引发剂不能满足不饱和聚酯树脂室温固化的要求。通过实践发现，在还原剂（或氧化剂存在下）有机过氧化物的分解活化能显著下降，大致为41.KJ/mol（10kcal/mol），因此可使有机过氧化物的分解温度降到室温以下。这种能促使引发剂降低引发温度的还原剂（或氧化剂）常称为促进剂，而引发剂一促进剂体系则常称为引发系统。促进剂按效果可分为三类:一类对过氧化物有效，一类对氢过氧化物有效，一类对二者均有效。对过氧化物有效的促进剂如：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺以及其他含有可形成配价键电子对的化合物，如硫醇、硫醚、三价磷衍生物等。对氢过氧化物有效的促进剂大都是具有变价的金属皂，如环烷酸钻、钒、锰或亚油酸钻等。对二者都有效的如十二烷基硫醇等。由此可见，绝大多数促进剂都具有还原剂的性质，所以引发剂一促进剂体系在化学上则称为氧化-还原体系。其作用原理是促进过氧化物形成自由基，并构成反应链。在氧化一还原体系中，若伴有单电子转移过程，则产生自由基，若有两个电子发生转移，则常形成离子，不能生成自由基。这说明只有当还原或氧化剂分子中变价离子具有一价变价时才能用作促进剂。常用的引发剂系统，即引发剂一促进剂体系有过氧化苯甲酰一叔胺体系和过氧化环已酮一环烷酸钻体系。过氧化苯甲酰一叔胺体系井本稔等人认为过氧化苯甲酰和叔胺反应时，首先是胺与过氧化二苯甲酰生成络合物，然后胺中氮原子上的一个电子转移给过氧化物形成离子对和苯甲酰氧基自由基。按上述反应历程，在二甲苯胺环上，在邻、对位若有推电子取代基时，则可增加其与过氧化二苯甲酰的反应速度，反之，吸电子取代基有相反的效应。此外，氮原子上烷基取代基增大，由于位阻效应可使反应活性降低。实验证明，叔胺对过氧化二苯甲酰分解的促进作用按如下次序排列：N,N-二甲基对甲苯胺＞二甲基苯胺＞二乙基苯胺。过氧化苯甲酰一叔胺引发系统对不饱和聚酯固化速度的影响，以标准聚酯作试样，得到的结果见表6表6叔胺促进剂对含1%过氧化苯甲酰的标准聚酯固化速度的影响叔胺类别用量20°C下固化时间不加苯胺二甲基苯胺二乙基苯胺N,N-二甲基对甲苯胺 0.2%0.2%0.2%10d18min30min4min酮过氧化物环烷酸钻引发体系酮过氧化物和环烷酸钻引发体系是不饱和聚酯树脂低温固化最常用的配方，它对不饱和聚酯固化速度的影响(以标准聚酯作试验)见表7表7促进剂环烷酸钻对聚酯固化的影响引发剂及其用量促进剂及其用量固化时间2%过氧化甲乙酮2%过氧化甲乙酮2%过氧化环已酮2%过氧化环已酮不加0.01%环烷酸钻不加0.01%环烷酸钻48h84min28h60min固化剂和促进剂的使用必须注意以下几点：固化剂和促进剂必须配合使用，即1号固化剂用1号促进剂，2号固化剂用2号促进剂。固化剂是强氧化剂，必须放在不见光的阴凉处，切勿近火，促进剂亦应保存在不见光的阴凉处。为安全起见，一般固化剂先和增塑剂配成糊状物使用，而促进剂可和苯乙烯配成稀释液使用。（3）固化剂和促进剂绝对不能直接混合，以免引起爆炸。保存时也应分开放置。配胶时切勿将固化剂和促进剂同时加入，可将促进剂先和树脂混匀，再加入固化剂混匀。（4）固化剂和促进剂的用量应根据需要（如制品性能、操作温度和使用期的长短等）来调节。在热固化配方中可以不加促进剂。室温固化时可按凝胶时间来调节，可在确定固化剂用量的情况下，改变促进剂的用量来调节，通常，固化剂用量为树脂重量的2—4%，促进剂用量为1—2%。此外，在树脂的配方中有时尚需加入触变剂、颜料等辅助组分。触变剂的加入在于防止垂直而施工中树脂的流胶，特别适用于大型的垂直面或斜面的施工。加入触变剂的胶料，在外力（如搅拌等）作用下，