不飽和聚酯樹脂的固化機理_第1頁
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文檔簡介

..UPR的各種應用領域中,“固化”UPR〔探討不飽和聚酯樹脂的固化,首先應當了解與不飽和聚酯樹脂固化有關的一些概念和定義2.與不飽和聚酯樹脂固化有關2.1固化的定義UPR的固化。固化劑聯的大分子。C—C些有機過氧化物的O—O鍵可在較低的溫度下分解產生自由基。其中一些能在物的這一特性,選擇其中的一些作為樹脂的引發劑,或稱固化劑。用下而引發樹脂交聯的一種過氧化物,又稱為引發劑或催化劑。這里所說的“催化劑”與傳統意義上的“催化劑”是不同的。在傳統的觀念上,“催化劑”這個術語是為反響物供給幫助的,它們在促進反響的同時,本身并沒UPR固化反響中,過氧化物必需在它“催化”反響以前,轉變它本身的構造,因此對于用于UPR固化的過氧化物來說,一個較適宜的名字應當叫做“起始劑”或“引發劑”。“活性氧”或“活性氧含量”是一個與固化劑有親熱關系并常常被誤會的概念。百分比。〔由于我們很多應用廠家是用活性氧含量作為考核固化劑的一個指標〔典型的例子就是過氧化氫。〔這個溫度一般來說只是一個近似值。在此溫度以前同樣也有游離基放出,〕我們可以依據過氧化物的臨界溫度不同將過氧化物分為中溫引發劑或高溫〔例如:過氧化8070℃;過氧化二叔丁基146194℃。拉擠成型工藝選用過氧化二苯甲酰和過氧90℃;160〕促進劑——為加速劑或活化劑。〔即實現室溫固化〕的物質。 光固化另外一種引發樹脂固化的物質是光,光譜中能量最高的紫外光產生的活化能,能夠使樹脂的C—C鍵斷裂,產生自由基從而使樹脂固化。例如,我們曾做過試驗,即使是在0℃以下,假設把樹脂放在陽光直接照耀的地方,樹脂也能在一天內膠凝。生交聯反響。三種:〔也稱為熱引發固化〕〔也稱為化學分解引發固化〕光固化:通過參加光敏劑,用紫外線作為能源,引發樹脂交聯固化的過程。〔也稱為光引發固化〕3.冷固化體系中常用的固化劑類型1〔是多種氫過氧化物的混合物〕其中以第〔Ⅰ〕種構造為主。.過氧化環己酮溶解在二丁酯中,成為50%的糊狀物,稱為1#固化劑2、過氧化二苯甲酰〔BPO〕構造式:50%2#固化劑3、過氧化甲乙酮〔MEKP〕50%的二甲酯溶液,就是市售的5#固化劑。在有效成份中,同樣,不是單一化合物,而是由多種分子構造的氫過氧化物的混合物:〔-OOH〕〔-OH〕使活性減小。5#固化劑。值得留意的是,目前國產5#固化劑的質量有所下降,存在著固化劑中低分子物含量過高、含水量過高等缺點。由于生產工藝不過關,爆炸事故頻繁發生,很多廠家目前的生產工藝固化劑中含水量過高,假設承受屢次冷凍分別的方法,又會造成收率低、本錢高。一些商家為了提高固化劑的活性氧含量,向固化劑中直接參加過氧化氫,對于這樣的固化劑,使用時會消滅以下現象:1、固化劑、促進劑參加樹脂后產生大量氣泡,低反響活性或阻聚劑含量...高的樹脂現象尤明顯。2、夏季氣溫上升,起泡現象更為嚴峻。這是由于固化劑中的過氧化氫快速分解,未能與樹脂準時反響引起的。4.冷固化體系中常用的促進劑類型嚴格地講,促進劑可分為三類:1辛酸鈷等。國外常用的是前者。2、對過氧化物如過氧化二苯甲酰BPO有效的,如叔胺類:二甲基苯胺、二乙基苯胺等。31、環烷酸鈷,一般為1%的苯乙烯溶液,稱為1#促進劑。常與1#固化劑過氧化環己酮協作使用。幾十年來,人們始終認為鈷鹽保進劑固化性能好,在不飽和聚酯樹脂室溫固化中廣泛承受。由于受鈷鹽色澤的影響,近年來人們普遍生疏到:其凝膠固化效果和顏色已不能滿足需要。2、N,N-二甲基苯胺,通常為10%的苯乙烯溶液,稱為2#促進劑。常與2#固化劑〔過氧化二苯甲酰〕協作使用。在樹脂中含有大量游離酚或聚酯〔如對于乙烯基酯樹脂固化、雙酚A類聚酯樹脂的固化、氯橋酸酐類聚酯樹脂等〕3能得到較好的催干效果。通常狀況下異辛酸估的促進效果要比環烷酸鈷好,〔分子量范圍180-350〕的環烷烴的羧基衍生物,所以其鈷含量難于做得格外準確,并且由于它是石油精制時的副產物,通常顏色較深,所以目前市場上異辛酸鈷有取代環烷酸鈷的趨勢。4——鉀——鈣——過渡金屬復配的復合促進劑〔5#劑〕用堿金屬鹽、堿土金屬鹽以及能變價的過渡金屬鹽類與鈷鹽協作使用,能到達單獨使用鈷鹽做促進劑達不到的效果。這是最近幾年市場上最常見的一種促進劑類型,它們可分為以下三類:FRP制品促進劑。鉀的含量不宜過高,鈷含量不宜過低。否則會影響FRP制品的強度。鈷——鉀——很大,但對鈷鹽沒有協同作用,甚至有延滯作用。過渡金屬鹽的參加能較大UPR——鉀——FRP制品,又可用于UPR澆鑄體制品。鈷——鉀——鈣————鉀——過渡金屬鹽不能起到協同促進作用,只是起到增白的效果,使澆鑄體外觀顏UPR的澆鑄工藝。澤影響等很多方面都優于進口材料。另外,2#促進劑〔N,N-二甲基苯胺〕對鈷鹽也有很強的協效作用,常用于冬季低溫施工。不飽和聚酯樹脂的固化機理UPR的固化屬于自由基共聚合反響。固化反響具有鏈引發、鏈增長、鏈終止、鏈轉移四個游離基反響的特點。鏈引發——從過氧化物引發劑分解形成游離基到這種游離基加到不飽和基團上的過程。——鏈增長所需的活化能要低得多。鏈終止——兩個游離基結合,終止了增長著的聚合鏈。鏈轉移——一個增長著的大的游離基能與其他分子,如溶劑分子或抑制劑發生作用,使原來的活性鏈消逝成為穩定的大分子,同時原來不活潑的分子變為游離基。不飽和聚酯樹脂固化過程中分子構造的變化UPRUPR分子鏈中的不飽和雙鍵與交聯單體〔通常為苯乙烯〕的雙鍵發生交聯聚合反響,由線型長鏈分子形成三維立體網絡構造的過程。在這一固化過程中,存在三種可能發生的化學反響,即3、聚酯分子與聚酯分子之間的反響。對于這三種反響的發生,已為各種試驗所證明。的更嚴密,因而可以提高樹脂的各項性能。不飽和樹脂固化過程的表觀特征變化不飽和聚酯樹脂的固化過程可分為三個階段,分別是:1、凝膠階段〔A階段成膠凍狀而失去流淌性的階段。該結段中,樹脂能熔融,并可溶于某些溶劑〔如乙醇、丙酮等〕中。這一階段大約需要幾分鐘至幾格外鐘。2、硬化階段B階段:從樹脂凝膠以后算起,直到變成具有足夠硬度,〔如乙醇、丙酮等〕接觸時能溶脹但不能溶解,加熱時可以軟化但不能完全熔化。這一階段大約需要幾格外鐘至幾小時。3、熟化階段〔C階段求硬度,具有穩定的物理與化學性能可供使用的階段。該階段中,樹脂既不溶解也不熔融。我們通常所指的后期固化就是指這個階段。這個結段通常是一個很漫長的過程。通常需要幾天或幾星期甚至更長的時間。影響樹脂固化程度的因素不飽和聚酯樹脂的固化是線性大分子通過交聯劑的作用,形成體型立體100%的固化度。也就是說樹脂的固化度很難到達完全。其緣由在于固化反響的后期,體系粘度急劇增加而使分了集中受到阻礙的原因。一般只能依據材料性能趨于穩定時,便認為是固化完全了。樹脂的固化程度對玻璃鋼性能影響很大。固化程度越高,玻璃鋼制品的力學性能和物理、化學性能得到充分發揮〔有人做過試驗,對UPR樹脂固化后的不同階段進展物理性能測試,結果說明,其〕化溫度、后固化溫度和固化時間等都可以影響聚酯樹脂的固化度。樹脂類型的對固化程度的影響1、線型不飽和聚酯分子鏈中雙鍵的含量〔即雙鍵的密度〕UPR的反響活性通常是以其中所含不飽和二元酸的摩爾數占二元酸摩爾不飽和二元酸占70%以上者為高反響活性;60-30%者為中反響活性;而不飽和30%以下者為低反響活性。完全固化的時間越短。2鍵含量越高,固化程度越高。34、樹脂中阻聚劑等其它添加劑的影響UPRUPR商品在貯存過程中免于過早膠凝變質。引發劑和促進劑反響釋放出的游離基,最初是被阻聚劑消耗掉,阻聚劑變為穩定的大分子失去阻聚力量。因此,低反響活性的樹脂有可能由于其中參加的阻聚劑量很少而顯得反響活性很高,而高反響活性的樹脂也可能因其中參加了較大量的阻聚劑變得不甚活潑。另外樹脂中的填料、色漿、低收縮添加劑等也會影響樹脂的固化程度。固化劑、促進劑參加量對樹脂固化的影響劑的參加量對樹脂的的固化速度及其后的固化程度有很大的影響。通過理論和實踐,我們總結出如下的固化規律1、要有足夠的固化劑的參加量,以保證足夠的放熱峰溫度,從而到達較〔固化劑的量過少有可能造成永久的欠固化〕2膠時間和較完全的固化程度。3、一般促進劑與固化劑〔過氧化物〕的摩爾比必需小于1〔的逆反速度會大于初級游離基引發單體的速度,結果使轉化率下降。因此過多地使用促進劑并不能到達加速固化的效果,反而會使產品性能下降。4、對于低反響活性的不飽和聚酯樹脂的固化宜選用低活性的固化系統。5、低溫或高濕度的不利的固化條件下,可承受復合固化系統:過氧化1%N,N-0.5%2%?6.3施工環境對樹脂固化的影響施工環境對樹脂的固化影響很大,施工時環境溫度越高,膠凝和固化時間越短。有時施工溫度上升10℃,可使凝膠時間縮短將近1/2。假設施工環境溫度過低,易造成永久的欠固化。由于樹脂在低溫下雖然能夠膠凝,但膠凝后形成的大分子卻不能移動,由于沒有足夠的放熱峰溫度引發固化劑不斷釋放自由基,使得連鎖交聯反響不易進展,最終導致永久的欠固化。一般要求施工溫度不低于15℃,相對濕度不大于80%。一般為了使樹脂充分固化,固化成型后最好進展高溫后固化處理。402小時,602小時,804小時進展〔100-122小時效果更佳〕然后常溫養護小時后再投入使用。如施工單位無熱處理條件,可在施工后常溫養護1個月點對于耐腐蝕用途的樹脂固化尤為重要。制品構造對樹脂固化程度的影響UPR化學成份。但是放熱的速度及由此而引起的溫度上升速度和體系所能到達的UPR引發劑、促進劑及阻聚劑的成分與濃度諸多因素。在同樣成分下,大制件相對小制件熱損失少,溫升就較高。假設參與固化的UPR量太大,有可能造成放熱失控,體系會因放熱、收縮而開裂,甚至分解冒黑煙,直至著火。因此施工時要留意以下幾點:要適當增加固化劑、促進劑的參加量。適當增加促進劑、固化劑的量,以縮短凝膠時間。填料等其它添加劑對樹脂固化程度的影響全不固化。不飽和聚酯樹脂固化度的評價FRP產品在實際施工中,由于不同廠家不同批次的樹脂固化速度不同,同時施工時受環境溫度、濕度等諸多因素的影響,制品達最正確固化程度的時FPR產品固化程度的常用方法。1、現場檢查FRP產品外表無粘感;用干凈棉球蘸取丙酮放在制品外表觀看,棉花是否消滅顏色;敲擊制品聽聲音,應動聽而不是模糊;用硬幣劃不出傷痕。2、巴氏硬度法巴氏硬度法是用Barcol硬度儀測試成型材料

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