1629不飽和聚酯樹脂的合成及性能研究

魏凡書，谷東杰

(天津市華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊(duì)，天津 300270)

1629不飽和聚酯樹脂的合成及性能研究

魏凡書，谷東杰

(天津市華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊(duì)，天津 300270)

通過對1629不飽和聚酯樹脂(UPR)的合成研究確定了其合成條件：反應(yīng)溫度210～220℃，餾頭溫度105～108℃，終點(diǎn)酸值(30±2)mgKOH/g。利用浸泡法研究了1629不飽和聚酯樹脂耐酮酸洗液的腐蝕性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在實(shí)驗(yàn)條件下，1629間苯型UPR耐酮酸洗液腐蝕。

不飽和聚酯樹脂；合成；耐腐蝕性；酮酸洗液

不飽和聚酯樹脂(UPR,unsaturated polyesterresins)是由二元醇與飽和的和不飽和的二元酸縮聚而成的聚合物在活性單體中的溶液[1-3]。它具有良好的力學(xué)性能和優(yōu)良的耐腐蝕性能，成型工藝簡便，近年來國內(nèi)外發(fā)展非常迅速，是熱固性樹脂發(fā)展較快的品種之一。不飽和聚酯樹脂被廣泛應(yīng)用于船舶、衛(wèi)生潔具、城市供水設(shè)施和污水處理設(shè)備等行業(yè)，難免會被腐蝕和老化，影響其使用性能[4-6]。本實(shí)驗(yàn)通過1629不飽和聚酯樹脂的合成，并研究其耐酮酸洗液和紫外老化，為研究者們提供一些參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

苯甲酸，間苯二甲酸，順丁烯二酸酐，丙二醇，苯乙烯，固化劑—過氧化甲乙酮(MEKP)，促進(jìn)劑—環(huán)烷酸鈷，酮酸洗液工業(yè)品，上述藥品原料均由衡水市冀衡有限公司提供。

1.2 間苯型UPR的合成過程

在三口瓶中加入1.2 mol丙二醇升溫至150℃，加入0.5mol間苯二甲酸，通入氮?dú)猓郎剡M(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)至最高溫度220℃左右，體系的酸值小于10 mg KOH/g時降溫至160℃，補(bǔ)加丙二醇，再加入0.5 mol(49 g)順丁烯二酸酐，升溫至最高溫度210℃，進(jìn)行縮和反應(yīng)。反應(yīng)后期抽真空脫水至體系酸值小于30 mg KOH/g時停止抽真空，降溫至210℃，加入0.1mol苯甲酸，反應(yīng)至酸值達(dá)到50 mg KOH/g，減壓反應(yīng)至酸值小于30 mg KOH/g時降溫，然后加入苯乙烯，攪拌混合均勻即得產(chǎn)品。

1.3 耐腐蝕實(shí)驗(yàn)

將不飽和樹脂制成試塊，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3857-2005浸泡試樣在20，40，60，80℃下恒溫回流浸泡14 d。浸泡結(jié)束后，取出試樣，用自來水反復(fù)沖洗干凈，再用濾紙擦干試樣上的液體，最后自然晾干試樣。并觀察記錄試樣的表面狀態(tài)。

1.4 數(shù)據(jù)測量

按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3857-2005測量數(shù)據(jù)。將上述實(shí)驗(yàn)前后的試塊用液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)測試彎曲強(qiáng)度，然后用巴氏硬度計(jì)測試樣中心硬度三次取平均值。WGG-60光澤度儀測試涂層的光澤度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同溫度的酮酸洗液對1629不飽和聚酯樹脂澆鑄體性能的影響

如圖1所示。

隨著溫度的增加，1629間苯型不飽和聚酯樹脂的硬度、彎曲強(qiáng)度保留率均成下降趨勢。這是因?yàn)?629UPR中間苯二甲酸的兩個羧基處于間位，酯鍵密度較小。酮酸洗液成分中含有三價鐵離子和氫質(zhì)子，F(xiàn)e3+和H+是聚酯降解反應(yīng)的催化劑，加速破壞酯鍵，使聚酯降解。隨著溫度和Fe3+、H+濃度的升高，聚酯降解速度加快。經(jīng)上分析得出結(jié)論：隨著溫度和濃度的上升，浸泡后1629UPR試塊的質(zhì)量、厚度保留率均呈上升趨勢，彎曲強(qiáng)度、硬度保留率均有所下降。

圖1 酮酸洗液對1629UPR彎曲強(qiáng)度和硬度的影響

2.2 掃描電鏡分析

圖2 為經(jīng)紫外曝露和紫外照射下的SEM圖

從掃描電鏡上可以看出浸泡14 d后UPR上出現(xiàn)顆粒，粉塵的物質(zhì)，也有凸起，這可能是由于酮酸洗液浸泡，F(xiàn)e3+和H+是聚酯降解反應(yīng)的催化劑，加速破壞酯鍵，使聚酯降解。由于樹脂的降解脫落使試塊纖維外露，才會出現(xiàn)上述情況。

2.3 光澤度分析

圖3是在80℃下浸泡14d的失光率圖。

隨著浸泡時間的延長，PUR的失光率逐漸升高，這也和掃描電鏡的分析相溫和吻合，在浸泡14 d后PUR的失光率達(dá)到了36.8%，這是由于樹脂表面被腐蝕性介質(zhì)侵入，損壞了原有的平整致密的表面，導(dǎo)致樣品光澤度下降，失光率上升。光澤度下降也說明了PUR被損壞了，但是在80℃下浸泡14d還能保持63.2%的光澤度，說明聚酯型PUR耐腐性良好。

圖3 涂層失光率

2.4 紅外分析

圖4 是在80℃下浸泡14d的PUR的紅外光譜圖。

圖4 紫外光暴露下紅外光譜圖

各主要特征峰峰位歸屬[7-10]：3400 cm-1處為-OH吸收峰，2960～2850 cm-1處為甲基和亞甲基的伸縮振動吸收峰，1730 cm-1處是-C=O吸收峰，1600 cm-1到1580 cm-1處有一個中強(qiáng)峰，對應(yīng)為苯環(huán)的特征吸收峰。經(jīng)分析可以看到老化后苯環(huán)吸收峰略有減弱，是由于紫外光氧化過程中苯環(huán)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，部分苯環(huán)轉(zhuǎn)化為醌式或偶氮結(jié)構(gòu)，這種基團(tuán)會使UPR更容易發(fā)生色變，這也是經(jīng)過紫外暴露后UPR黃變的原因，與色差和黃色指數(shù)相呼應(yīng)。其余官能團(tuán)變化很小，不是老化降解的主要官能團(tuán)。

3 結(jié)論

(1)實(shí)驗(yàn)確定了1629間苯型UPR合成條件：反應(yīng)溫度為210～220℃，餾頭溫度為105～108℃，終點(diǎn)酸值為30 mgKOH/g。

(2)根據(jù)UPR浸泡實(shí)驗(yàn)和老化數(shù)據(jù)可得：1629間苯型不飽和聚酯樹脂在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)均耐酮酸洗液腐蝕。

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(本文文獻(xiàn)格式：魏凡書，谷東杰.1629不飽和聚酯樹脂的合成及性能研究[J].山東化工,2017,46(7):68-70.)

《山東化工》2017年征訂啟事

《山東化工》雜志(半月刊)是由原國家科委、國家新聞出版署批準(zhǔn)出版的化工行業(yè)綜合性科技期刊。創(chuàng)刊于1972年，由山東省化工研究院主辦。國內(nèi)外公開發(fā)行，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN37-1212/TQ，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1008-021X。

本刊設(shè)有“規(guī)劃與展望”、“科研與開發(fā)”、“專論與綜述”、“生產(chǎn)與應(yīng)用”、“分析與測試”、“資源與環(huán)境”、“經(jīng)驗(yàn)交流”、“管理初探”、“計(jì)算機(jī)與信息化”、“經(jīng)濟(jì)與市場”、“教育與培訓(xùn)”等欄目，主要報(bào)道化工行業(yè)最新科技進(jìn)展，以及化工科研、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)等方面的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新產(chǎn)品等方面的發(fā)展動態(tài)與開發(fā)情況，搭建科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁。讀者主要面對化工及相關(guān)行業(yè)的各級管理干部、決策人員、技術(shù)人員、市場開發(fā)人員，科研設(shè)計(jì)規(guī)劃院所的專業(yè)技術(shù)人員以及高等院校的師生等。

《山東化工》自創(chuàng)刊以來，榮獲化工部優(yōu)秀期刊、山東省優(yōu)秀科技情報(bào)成果獎，曾獲得全國石油和化工行業(yè)優(yōu)秀期刊一等獎、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊、山東省優(yōu)秀科技期刊等榮譽(yù)，在國內(nèi)外享有相當(dāng)高的聲譽(yù)。已是《美國化學(xué)文摘》(CA)、中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫收錄期刊，《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》、“萬方數(shù)據(jù)-數(shù)字化期刊群”全文收錄期刊以及中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫來源期刊等。

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The Synthesis of 1629 Unsaturated Polyester Resin and Its Performance Study

WeiFanshu,GuDongjie

(The Nuclear Industy 247 Brigade of Tianjin North China Geological Exploration Bureau,Tianjin 300270 ,China)

Through the synthesis of 1629 isolated unsaturated polyester resin (UPR), we determine 1629 isolated UPR synthetic conditions: reaction temperature is 210～220℃, distillation head temperature is 105 ～ 108℃, finishing acid value is (30±2) mgKOH/g. Soaking method was used to study the anti-corrosion property of 1629 isolated unsaturated polyester resin in keto acid lotion.We draw a conclution: 1629 isolated unsaturated polyester resin is all resistant to corrosion in keto acid lotion.

UPR;synthesize;corrosion resistance;keto acid lotion

2017-02-13

魏凡書(1989—)，男，從事化學(xué)分析檢測及研究；谷東杰(1990—)，女，河北承德人，助理工程師，從事化學(xué)分析檢測及研究。

TQ323.4+2

A

1008-021X(2017)07-0068-03