不飽和聚酯復材改性3

    不飽和聚酯樹脂(UPR)具有良好的力學性能、電學性能和耐化學性能,而且原料易得和價格低廉,其復合材料被廣泛應用于交通、建材、電子等工業,近20年來在全發展迅速。隨著科學技術的發展與各種應用的需求,對不飽和聚酯樹脂(UPR)復合材料性能的要求越來越高,也促進了它的開發和應用。介紹了幾種新開發和應用的不飽和聚酯樹脂(UPR),并且綜述了不飽和聚酯(UPR)復合材料改性方面的新發展,具體敘述了不飽和聚酯(UPR)復合材料,在表面、界面、低收縮改性以及天然纖維,和無機物增強方面的研究,著重介紹了不飽和聚酯(UPR)層狀硅酸鹽納米復合材料的制備和性能。不飽和樹脂網(www.upr-e.cn)專家,對此分別一一作了介紹:UPR復合材料的表面氟化改性;UPR/玻璃纖維復合材料的界面改性;UPR復合材料的低收縮改性;天然纖維增強;UPR/無機物復合材料;UPR/層狀硅酸鹽納米復合材料。
    3、UPR復合材料的低收縮改性
    不飽和聚酯在固化過程中的體積收縮約為5%~10%,嚴重影響了玻璃鋼(FRP)制品的耐翹曲性、尺寸精度、耐應力開裂性以及表面平滑性。因此研究低收縮或無收縮的UPR成為研究的重要方向。
    (1)低收縮添加劑
    研究發現,在UPR中加入低收縮添加劑(LPA)可降低收縮,LPA是一些熱塑性聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯、熱塑性聚氨酯和聚酯等。LPA的類型、相對分子質量和濃度,對不飽和聚酯樹脂的收縮、表面質量,和模壓聚合物材料的尺寸控制有一定影響。研究結果表明要獲得較好的收縮控制,分子質量高的LPA比分子質量低的要好,而且LPA的含量不能太高。LPA在降低片狀模壓、團狀模壓、注射模壓等高溫模壓過程不飽和聚酯的收縮很有效。
    (2)影響收縮效果的因素
    大多數LPA應用于高溫和高壓過程,其降低收縮的效果與以下幾個因素有關,如熱膨脹、相分離、LPA與固化UPR樹脂之間的相轉變、沿界面或在LPA相中形成的孔隙結構等。在模壓的過程中,混合物先被加熱到模型的溫度,不飽和聚酯樹脂和LPA產生熱膨脹,引發劑分解并引發UPR分子與苯乙烯單體的自由基共聚。分子質量的增大和反應的UPR樹脂的極性的改變,使原來均質的體系變成局部不均質,UPR趨于相分離,LPA產生的熱膨脹部分地補償了聚合過程的收縮。隨著固化過程繼續,UPR成為連續相、LPA成為分散相。固化后形成孔隙結構或微裂紋結構,這種孔隙或微裂紋產生的孔隙能彌補UPR固化的收縮量。
    (3)高溫加工過程的低收縮控制
    在高溫片狀模壓(SMC)加工過程中,混合物先從室溫加熱到模型的溫度,一般為150℃,然后是強烈的反應溫升至約200℃,在到達放熱峰后,溫度降低,后部件在脫模時冷卻。整個模壓過程溫度有很大變化。專家介紹,相應的模壓材料的體積變化分為三個階段:加熱時熱膨脹;固化時收縮;脫模和冷卻時進一步熱收縮。要獲得加工過程有效的收縮控制,LPA在加熱和反應時應有較大的熱膨脹,在冷卻時要形成微孔。
    (4)低溫加工過程的低收縮控制
    目前低壓/低溫的片狀模壓(SMC),樹脂轉移模壓(RTM)和真空注入液體復合材料模壓,如Seemann復合材料樹脂注射模壓(SCRIMP)等加工方法越來越受到重視。樹脂在低溫下加工與在高溫下加工的熱歷史是完全不同的。LPA在不同的加工過程有不同的性能。在室溫下加工時,固化過程幾乎沒有溫度的變化,固化周期通常也比較長,因此在低溫模壓過程LPA的熱膨脹不起作用。