高性能UPR在云石膠中的應用
0.前言
不飽和聚酯樹脂(UPR)具有粘度低,加工方便,既可在常溫常壓下固化,也可在加溫加壓下反應,固化不放出小分子,可制造出較均勻的產品,價格適中等特點。UPR被廣泛應用于工業,農業,交通,建筑,國防工業等各個領域。
云石膠一般由UPR、高強填料、固化劑、促進劑及各種助劑構成。產品主要用于石材加工行業中填補和粘接天然石材、人造石材,玻璃纖維加強石材板等。UPR在云石膠中的應用,主要體現在固化速度快、操作便捷,固化不受潮濕環境的影響,低溫固化性能好,良好的加工性和優越的拋光性,固化后表面易打磨,光亮度高。盡管UPR應用于云石膠具有其它材料不具備的優點,但也存在一些問題,具體表現為:氣干性差,固化收縮率高,脆性大,耐水耐凍融、耐老化性能差等方面。
獲得高性能UPR的方法很多,在UPR分子結構中引入柔性鏈段或與其它樹脂互穿網絡化,可有效改善沖擊性能;引入難水解的結構單元,如氫化雙酚A等,可以提高耐腐蝕耐老化性能等。常用鄰苯型UPR應用于云石膠,其苯乙烯含量高,樹脂粘度比較大,填充量相對低:在空氣中固化時,通常制品表面發粘;高分子質量造成收縮率高。
為了滿足石材加工行業對云石膠使用的特殊要求,我們采用接枝氣干性和增韌性基團對不飽和樹脂進行改性,合成改性不飽和聚酯樹脂天和761,賦予樹脂若干優良性能,如良好的耐沖擊性能,收縮率低,粘接強度高和氣干性優良等。


1.實驗部分
1.1主要原材料
改性不飽和聚酯樹脂天和 761:苯乙烯含量22%,外觀為淡黃色液體,酸值(KOH)為20mg爾,粘度 650。pa.s;通用鄰苯型不飽和聚酯樹脂191:苯乙烯含量32%,外觀為透明無色液體,酸值(KOH)為20mg/g 粘度650mpa.s;高強填料;促進劑1#;固化劑2#;觸變劑3#;抗氧劑4#
1.2儀器設備
萬能實驗機:Hounsfield Test EquipmentLimited。H50KS沖擊實驗機:Tinius olsen TestingMachine co.92T。892
1.3測試方法
樹脂澆鑄體彎曲性能按GB/T2570試驗方法測定;樹脂澆鑄體沖擊性能按GB/T2571試驗方法測定;空氣干燥性采用固化速度(表干時間和實干時間)表征,按GB/T1728-1979 測定;壓剪粘接強度按JC/T989-2006標準中的測定方法測定;[-page-]
1.4 5石膠的制備
將一定量的UPR,促進劑1#,觸變劑3#,抗氧劑4#,加入不銹鋼容器中,緩慢加熱到,60-70℃,使物料溶解分散均勻;投入高強填料,攪拌均勻,冷卻到常溫得云石膠,將改性不飽和聚酯樹脂天℃和761型云石膠記為1#,將通用鄰苯型不飽和聚酯樹脂191 型云石膠記為2#。
2.原理
2.1氣干性不飽和聚酯樹脂
不飽和聚酯樹脂的固化機理是自由基共聚反應,自由基的活性決定聚合反應速度進而影響聚合物相對分子質量的大小。在空氣中固化時,通常制品表面發粘,這是由于空氣中的氧參與反應并起阻聚作用引起的。通過氣干性基團改性可以改變通用不飽和聚酯樹脂常溫固化時表面發粘的現象。這是由于樹脂分子結構中所含的氣干性基四類似于烯丙基,在空氣中易自動氧化生成叔碳過氧化物和仲碳過氧化物,從而克服了不飽和聚酯樹脂厭氧的不足,使其表面固化性能好,光平整。
2.2低收縮不她和聚酯樹脂
通用型不飽和聚酯樹脂固化后收縮較大,用其做成的云石膠粘接強度低,膠層易翹曲變形。對不飽和樹脂進行改性,改性后的不飽和聚酯樹脂固化收縮率大為降低。這是由于在引發劑和促進劑作用下,固化放熱至一定溫度時,改性基團封閉端基的另一個雙鍵可能會打開甚至斷裂,打開后的距離由范德華距離變成共價鍵距離,斷裂后的鍵角與鍵長都發生改變,它們將滲入到基體的微小縫隙中,導致產物的膨脹,從而降低了樹脂的固化收縮率。
2.3通過增韌基團化學結構改性增韌
在UP主鏈中引人柔性鏈段,可以有效改善脆性。增韌基團的引入增大了UP固化后兩相鄰交聯點間的距離,增加了分子交聯點之間的碳一碳單鍵,因交聯點間的一0一鍵柔性大,易于發生內旋轉,使得樹脂網狀結構交聯點之間鏈段在外力的作用下能夠發生構象的改變和鏈段的伸直,表現出較大的柔韌性。
3結果與討論
云石膠w和云石膠2#的性能比較見表1和表2,由表可知,改性wR天和761型云石膠1#比通用UPR191型云石膠2#具有許多優良的性能:沖擊韌性好、粘接強度高、耐水耐熱耐凍融性大大提高,空干性好等。這些優良性能與聚酯的結構相關,本實驗所用氣干性基團和增韌基因改性UPR,因氣干性基因對聚酯封端,一方面使聚酯的分子質量相對降低,從而降低了樹脂的表面張力,增強了粘接強度;另一方面,對聚合物鏈的端基進行改性,使聚合物鏈具有非極性C-H末端,增強了樹脂對苯乙烯中的相容性;這兩方面都降低了苯乙烯的含量,由于苯乙烯含量的降低,增加了聚酯的質量分數,相應地降低了樹脂的收縮性,提高了粘接強度。氣于性基團的封端使末端的親水基團一C00H和一OH減少;另一方面端基上引入氣干性基團后空間位阻增大,使端基上的酯鍵受到保護,提高了聚酯的耐水,耐老化性能。
由于聚酯的端基被氣干性基團取代,既減少了樹脂中的熱不穩定單元,又使端基大部分成為活性點,交聯點增多使固化結構更加密實,固化后耐熱性大大提高。氣干性基團的引入增加了單位分子鏈的雙鍵數目,使大部分聚酯分子鏈的端基含有雙鍵,成為活性點,這些活性點的空間位阻小,在引發劑的作用下部分雙鍵被打開聚合,在表面較快形成一層膜,使UPR不受氧氣的阻聚作用,空干性好。
通用UPR可以通過加入適量的石蠟,制備不發粘涂膜。UPR在固化過程中,容于其中的石蠟開始慢慢上浮到樹脂表面,隔絕了空氣的阻聚,提高了空干性。但是石蠟是一類低表面張力的物質,上浮的石蠟阻隔了樹脂與基材的吸附力降低,降低了粘接強度。由于氣干性基團含有芳環,引入氣干性基團的UPR與甲苯,二甲苯易溶,樹脂中微量的石蠟和樹脂有一定的溶解度,不容易上浮到表面,對層間的粘接強度影響?。ㄒ姳?)。氣干性基團的引入使樹脂的活性增強、脆性增大,通過增韌基團化學結構引入到主鏈中,使網狀交聯點之間的鏈段在外力的作用下可以彎曲和伸直,其韌性得到了顯著的提高,解決了氣干性基團引入UPR中引起的樹脂脆性。
4結論
(1)探討了UPR用于云石膠的要求和特點,通用UPR因其氣干性差,固化收縮率高,脆性大,耐水耐凍融、耐老化性能差的原因,不適合云石膠的使用要求,通過氣干性基團和增韌基團對不飽和樹脂進行改性,得到高性能UPR天和761,其優良的物理化學性能能很好的滿足云石膠的使用要求。
(2)引入氣干性基團制成的云石膠解決了使用過程中表面粘手的現象,降低了固化收縮率等,大大提高了云石膠的使用要求,促進了石材化學的發展:通過引入增韌基團解決了氣干性基團造成的脆性,提高了產品的耐沖擊性能。










































