不飽和聚酯樹脂固化性能試驗研究

彭天勝 王達慶

摘要：不飽和聚酯樹脂的固化性能關系到施工生產的效率和質量，對其固化性能試驗展開研究十分必要。本文對196D不飽和聚酯樹脂的固化性能試驗展開了研究，分析了不同固化體系對196D不飽和聚酯樹脂固化性能的影響，供相關施工參考。

關鍵詞：不飽和聚酯樹脂；固化性能；試驗

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、粘度低等優點。但是，在不飽和聚酯樹脂應用于施工生產的過程中，常常存在著固化慢的問題，嚴重影響到了施工的順利進行。因此，對不飽和聚酯樹脂固化性能試驗展開研究具有十分重要的意義。

1.實驗部分

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；THZ-82型恒溫水浴鍋；樹脂澆鑄體制樣機；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），工業品；固化劑過氧化甲乙酮（MEKP）、過氧化苯甲酰（BPO）和促進劑環烷酸鈷、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，調整促進劑用量，保證25℃時，樹脂凝膠時間在（30±5）min之間。按照GB/T7195-87測定樹脂凝膠時間。

1.3樹脂澆鑄體的制備

按照GB/T3854-2005制備。

1.4實驗方法

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）固化時間、放熱峰溫度測試，按照文獻[3]的方法進行。

3）氣干性測試用手感覺是否粘手。

2.結果與討論

2.1 DMA用量對196D不飽和聚酯樹脂固化性能影響

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

由表1數據可知，隨著DMA用量增加，樹脂固化時間逐漸減少，放熱峰溫度逐漸升高，樹脂澆鑄體的巴氏硬度逐漸升高，當DMA用量達到1.1%時，放熱峰溫度和巴氏硬度反而下降，固化時間反而增長，究其原因：1）DMA對該固化體系過氧化甲乙酮/異辛酸鈷中的促進劑異辛酸鈷具有活化作用，進而提高了過氧化甲乙酮分解產生自由基的速率和數量，因而樹脂的放熱峰溫度和澆注體硬度增加，固化時間縮短；2）要保證25℃時，樹脂凝膠時間在（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，勢必減少促進劑異辛酸鈷用量，促進劑異辛酸鈷加入量的減少，降低了過氧化甲乙酮分解產生自由基的速度及數量，因而，樹脂的放熱峰溫度和澆注體硬度降低，固化時間延長。由于DMA的加入可造成樹脂固化產品的顏色變深，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，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≥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，凝膠與固化時間差越短越好，這樣既可保證產品質量，又能提高生產效率，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，196D不飽和聚酯樹脂固化性能數據。

由表2數據可知，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理是固化體系發生氧化還原反應產生自由基，自由基引發樹脂體系中雙鍵中的Π鍵打開產生自由基，自由基之間發生反應使樹脂固化成型。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，是單促進劑體系，前二者的缺點是潮氣的阻聚作用強，對樹脂中雜質（包括填料）的敏感性強，不能使活性低的不飽和聚酯樹脂完全固化，后者的缺點是空氣的阻聚作用強，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，是雙促進劑體系，克服了二元單促進劑體系的缺點，屏蔽或減少環境對固化的影響，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，進而提高樹脂的固化度，增加樹脂澆鑄體的硬度。

3.結論

綜上所述，不飽和聚酯樹脂固化性能差會給施工生產帶來不便，影響到施工的質量。本文在DCPD型不飽和聚酯樹脂固化成型中應用了MEKP/CoⅡ/DMA固化體系，該體系固化快，能夠滿足生產的需求，在不飽和聚酯樹脂施工生產中具有推廣應用價值。

參考文獻：

[1]不飽和聚酯樹脂室溫固化體系研究進展[J].袁學會，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，袁學會.粘接.2016（02）