專家揭秘:不飽和樹脂常溫助劑

    不飽和聚酯樹脂交聯固化所用引發劑、促進劑品種很多,常用的引發劑和促進劑先是過氧化環己酮。據不飽和樹脂網專家介紹,過氧化環己酮為固體粉末狀、很不穩定,故常配成50%的糊狀物,就是常說的“Ⅰ”號固化劑 。是由環己酮和過氧化氫在酸性介質中反應制得,制備方法分兩步法和一步法。兩步法是先用環己酮和過氧化氫反應得到過氧化環己酮,再與鄰苯二甲酸二丁酯混合成糊狀產品。一步法則直接以鄰苯二甲酸二丁酯作溶劑,使環己酮與過氧化氫反應制得糊狀產品。兩種方法反應原理相同,通過環己酮與過氧化氫的不同摩爾比,可以得到具有不同分子結構的過氧化物。實際生產時所得產物為復雜的混合物。這些不同結構的過氧化物的臨界溫度以及在環烷酸鈷存在下分解自由基的速度已經測定。一般來講,氫過氧基(-O-OH)多時其活性高,羥基(-OH)多時活性低。具有兩個(-O-OH)的過氧化物比具有一個(-O-OH)和一個(-OH)的過氧化物活性大;具有兩個(-OH)的過氧化物與鈷鹽不起作用,或者說鈷鹽不能促進含有兩個羥基(-OH)的過氧化物。不同廠家和不同方法生產的產品,其成分會有不同。性能上會有差別,使用時要進行試驗。
    過氧化苯甲酰則為白色粉末,性能極不穩定摩擦、撞擊、遇熱、或與還原劑接觸,都能引起爆炸?,F在多用于樹脂的中、高溫固化成型工藝。應用于不飽和樹脂常溫固化時,把過氧化苯甲酰制成二丁酯糊狀物,含量為50%,就是常說的“Ⅱ”號固化劑,應用時與“Ⅱ”號促進劑配伍。不飽和樹脂網專家還介紹了過氧化甲乙酮,過氧化甲乙酮是不飽和聚酯樹脂應用廣泛的常溫固化劑。純態過氧化甲乙酮很不穩定,易分解以致爆炸,有氧化著火危險,常用鄰苯二甲酸二甲酯稀釋后使用,這就是常說的V號固化劑。其價格低、易與樹脂混溶、使用方便、固化效果好。與鈷促進劑連用適于室溫固化,使用溫度范圍15~25℃。缺點是對水敏感,因為水會使促進劑失去活性;不同廠家生產的產品在質量上都有差別,總活性氧含量在9~11%之間,有的甚至更高。由于過氧化甲乙酮很不穩定,即使在室溫下也會緩慢分解出氣體,有著火危險。故國際上規定過氧化甲乙酮活性氧含量不得超過10%。過氧化甲乙酮主要組分變異和過氧化環己酮類似,也是多組分的混合體。控制甲乙酮與過氧化氫的摩爾比,可得到不同結構的產物。
    不同的異構體有不同的性能。氫過氧基(-O-OH)使活性增大,羥基(-OH)使活性減小。過氧化甲乙酮主要有3種結構。據不飽和樹脂網專家介紹,過氧化甲乙酮的不同結構在樹脂固化時具有不同的作用:氧化氫決定樹脂的凝膠時間;甲乙基二過氧化氫決定樹脂初始固化速度;二(1-氫過氧基,甲乙基)過氧化物決定整個固化及后期固化;過氧化氫含量過高,盡管凝膠時間短,但會有許多負面影響,過氧化甲乙酮在使用中的反常現象主要是由過氧化氫的反常分解造成的。在實際使用時我們有時會發現,預促進樹脂加入過氧化甲乙酮后有許多泡沫產生,這就是過氧化甲乙酮中過量的過氧化氫大量分解的結果。當其分解自由基速度比被不飽和雙鍵吸收速度快時,大量過量自由基會互相結合而失去活性,進而導致樹脂因自由基不足而固化不完全的嚴重后果。促進劑是能降低引發劑分解溫度,或加速引發劑與樹脂反應速度的一類物質。選用促進劑是為了控制不同溫度下的固化速度,特別是常溫固化。常溫固化時“Ⅰ”號引發劑只能選用“Ⅰ”號促進劑,“Ⅱ”號引發劑只能選用“Ⅱ”號促進劑。
    因為鈷鹽與過氧化氫類引發劑起作用而不與過氧化物起作用;叔胺類化合物與過氧化物起作用而不能與過氧化氫物起作用。為了快速固化,可用雙組分促進劑。如在鈷鹽中加入少量叔胺類化合物,可使樹脂凝膠時間大大縮短,特別是在低溫和含水情況下,應用雙組分促進劑效果特別明顯。據不飽和樹脂網專家介紹,值得注意的是少量水份、游離的二元醇,或其他金屬鹽類可與鈷鹽形成絡合物,降低鈷鹽的促進效果。水同CO2+形成絡合物的速度,大于同過氧化氫物發生氧化還原反應的速度,因而水干擾了CO2+促進過氧化氫物分解形成自由基,結果凝膠時間和固化時間都會延長;這就是水影響過氧化甲乙酮和過氧化環己酮固化效果的原因。在芳叔胺存在下叔胺上的氮原子能與CO2+絡合,降低了同水的絡合能力,有利于過氧化氫物分解形成自由基。有機羥基化合物如甲醇、乙醇、乙二醇等也能和CO2+形成絡合物,使凝膠和固化時間延長。堿金屬和堿土金屬的離子化合物對CO2+促進劑具有協同效應,可以配制多種復合促進劑,以改善固化效果。
    不飽和聚酯樹脂常溫固化體系有哪些?據不飽和樹脂網專家介紹,過氧化物與合適的促進劑搭配形成氧化-還原固化體系是常用的常溫固化體系,能收到優良的固化效果。過氧化環己酮、過氧化甲乙酮與環烷酸鈷或異辛酸鈷配伍的氧化-還原體系是目前不飽和樹脂固化應用廣泛的常溫固化引發體系;但應注意少量水份、游離二元醇或其他金屬鹽類,可與鈷鹽形成絡合物,降低鈷鹽的促進效果。在過氧化酮類-鈷鹽體系中,加入少量二甲基苯胺有明顯促進作用,這是因為過氧化酮的分子中既有ROOH的結構,又有ROOR的結構,二甲基苯胺可與ROOR反應加速其分解。如在酮-鈷體系中加入錳鹽,可降低樹脂的固化速度延長使用期。鉀、鈣、釩等離子的引入可以配制許多不同性能和不同效果的促進劑。目前環烷酸鈷已經很少使用,大都采用異辛酸鈷配置促進劑。這是因為環烷酸是環烷烴的羧基衍生物,分子量不固定(180~350),其鈷含量難以計算的十分準確,影響促進效果。再有,環烷酸顏色較深,不能配制無色促進劑。
    過氧化苯甲酰-二甲基苯胺的氧化-還原體系,也是大量采用的常溫固化系統,目前多用于特殊場合。不飽和樹脂網專家介紹了其特點:水份存在時,并不影響樹脂固化性能,可以在潮濕條件下進行施工;溫度低于15℃,甚至在-5℃時亦能引發固化。這一體系的缺點是:固化后樹脂的耐光性差,易變色泛黃;與鈷鹽體系相比,樹脂的充分固化困難;發熱量大,澆鑄體易開裂。不飽和聚酯樹脂常溫固化,大都選用過氧化甲乙酮