低收縮添加劑對(duì)聚酯樹(shù)脂固化的影響

1、2003年第2期玻璃鋼/復(fù)合材料27低收縮添加劑對(duì)聚酯樹(shù)脂固化的影響邱桂杰 王 侃(北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院 102101) (武漢理工大學(xué))摘要: 本文采用SPI法測(cè)量加入不同含量低收縮添加劑(LPA)的不飽和聚酯樹(shù)脂的固化放熱曲線,研究了低收縮添加劑的用量,以及中低溫固化體系對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂的凝膠時(shí)間、固化時(shí)間、放熱峰溫度、固化放熱量的影響。關(guān)鍵詞: 低收縮添加劑 放熱曲線 固化反應(yīng) 放熱峰溫度1 前 言不飽和聚酯樹(shù)脂具有性能良好、固化方便和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),在復(fù)合材料制品的生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍。其缺點(diǎn)是在固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的體積收縮并放出大量的熱,使制品易發(fā)生翹曲和開(kāi)裂,這就限制了它在某些方面的應(yīng)

2、用1。低收縮添加劑是一種熱塑性材料,一般作為不飽和聚酯樹(shù)脂(UPE)和乙烯基酯樹(shù)脂的非反應(yīng)活性添加劑,最初溶解在苯乙烯或樹(shù)脂混合物中形成一個(gè)穩(wěn)定的分散相,而在固化過(guò)程中與固化后的樹(shù)脂又是不相容的相2。常見(jiàn)的低收縮添加劑(LPA)包括:聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PSt)、熱塑性聚氨酯和聚酯。國(guó)內(nèi)外的研究表明LPA對(duì)于降低UPE樹(shù)脂的固化收縮具有很好的效果。國(guó)內(nèi)外在低收縮添加劑類型、分子量以及濃度對(duì)樹(shù)脂收縮、表面質(zhì)量和精度控制等方面影響已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。本文主要研究低收縮添加劑對(duì)樹(shù)脂的固化行為的影響,通過(guò)對(duì)樹(shù)脂固化放熱曲線的研究,探索低收縮添加劑的用量對(duì)

3、凝膠時(shí)間、固化時(shí)間、放熱峰溫度、固化放熱量的影響,旨在指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)中、低溫固化體系的確定。2 實(shí)驗(yàn)部分原材料為金陵帝斯曼P62988KR不飽和聚酯樹(shù)脂,聚醋酸乙烯酯(PVAc),低收縮添加劑;萘酸鈷,促進(jìn)劑;過(guò)氧化甲乙酮(MEKP),引發(fā)劑。采用SPI法測(cè)量樹(shù)脂固化的放熱曲線,油浴溫度為82e。本文設(shè)計(jì)了五因素四水平(L16(45)正交實(shí)驗(yàn)。其中的因素為A:低收縮添加劑的用量;B:引發(fā)劑的用量;C:促進(jìn)劑的用量。通過(guò)低收縮添加劑、促進(jìn)劑、引發(fā)劑的用量對(duì)樹(shù)脂固化反應(yīng)行為的影響進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)及結(jié)果見(jiàn)表1。表1 L16(45)正交實(shí)驗(yàn)及結(jié)果低收縮添加劑項(xiàng)目用量/%引發(fā)劑促進(jìn)劑放熱峰溫度/e到達(dá)放熱

4、峰溫度的時(shí)間/min20031228低收縮添加劑對(duì)聚酯樹(shù)脂固化的影響2003年3月續(xù)表低收縮添加劑項(xiàng)目用量/%1516K1K2K3K4K1(=K1/4)K2(=K2/4)K3(=K3/4)K4(=K4/4)極差優(yōu)選方案最佳方案1515A4A3A3A44B1B2B2B34促進(jìn)劑放熱峰溫度/eC3C4C4C21到達(dá)放熱峰溫度的時(shí)間/min3 分析與結(jié)論樹(shù)脂固化反應(yīng)受溫度的影響很大,固化溫度及固化體系所決定的固化時(shí)間的長(zhǎng)短,放熱峰溫度的高低對(duì)最終制品的性能有很大的影響。本實(shí)驗(yàn)是在一定的反應(yīng)溫度下,通過(guò)調(diào)整固化體系的比例,比較反應(yīng)放熱過(guò)程的差異,對(duì)不同條件下反應(yīng)特性以及對(duì)制品性能的影響進(jìn)行研究。如果固

5、化反應(yīng)過(guò)程比較平緩,放熱峰溫度低,最終制品的韌性好,力學(xué)性能好,但固化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),實(shí)際生產(chǎn)效率不高;如果反應(yīng)過(guò)程比較迅速,放熱峰溫度高,固化反應(yīng)時(shí)間短,生產(chǎn)效率高,但制品比較脆,力學(xué)性能差。因此實(shí)驗(yàn)以放熱峰溫度及達(dá)到最高放熱峰溫度的固化反應(yīng)時(shí)間為表征的因素。從正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可以看出,對(duì)樹(shù)脂固化放熱特性影響最大的是引發(fā)劑的用量。低收縮添加劑的用量相對(duì)于引發(fā)劑、促進(jìn)劑用量影響較小,但仍然不可忽略。最初所做的優(yōu)選方案是各自根據(jù)放熱峰溫度和達(dá)到放熱峰溫度的固化反應(yīng)時(shí)間確定下來(lái)的。但考慮到實(shí)際生產(chǎn)的情況,綜合考慮固化體系對(duì)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響,將第二組優(yōu)選方案作為最佳的方案,即不飽和聚酯樹(shù)脂

6、+10%低收縮添加劑+1.2%過(guò)氧化甲乙酮+1.5%萘酸鈷。在這個(gè)配方條件下固化反應(yīng)放熱不是很劇烈,而且到達(dá)放熱峰溫度的時(shí)間比較短,這對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是很有利的。下面是幾種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較:從圖1可以看出,引發(fā)劑的用量對(duì)樹(shù)脂固化反應(yīng)放熱特性有很大的影響,引發(fā)劑用量越大,反應(yīng)放熱越多,固化時(shí)間越短。圖中有3條曲線的放熱峰溫度以及達(dá)到放熱峰溫度的時(shí)間比較接近,這是受促進(jìn)劑用量的影響。圖1 引發(fā)劑用量對(duì)樹(shù)脂固化的影響從圖2可以看出,低收縮添加劑的用量對(duì)放熱峰溫度的影響很小,但是隨著低收縮添加劑用量的增加,固化反應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)。圖中6%LPA與10%LPA的放熱曲線變化規(guī)律不同是因?yàn)楣袒w系中促

7、進(jìn)劑用量的差異。4 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本文的研究發(fā)現(xiàn),低收縮添加劑對(duì)樹(shù)脂固化反應(yīng)起一定的延緩作用,在一定的低收縮添加劑2003年第2期玻璃鋼/復(fù)合材料29同的固化體系條件下,改變低收縮添加劑的用量,固化反應(yīng)放熱峰溫度基本上相差很小,只是達(dá)到放熱峰溫度的固化時(shí)間長(zhǎng),低收縮添加劑的低收縮機(jī)理以及延緩固化反應(yīng)的作用機(jī)理還有待做更深入的研究。參考文獻(xiàn)1 辛曙蓉,周潤(rùn)培.低收縮不飽和聚酯樹(shù)脂.玻璃鋼/復(fù)合材料,1994,(2)圖2 低收縮添加劑用量對(duì)樹(shù)脂固化的影響ratedPolyesterResinsCuredatLowTemperature.Polymer,1998,39,(23):56775687用量下,

8、固化體系對(duì)固化反應(yīng)行為影響較大。在相STUDYONTHEEFFECTSOFLOWPROFILEADDITIVESONUNSATURATEDPOLYESTERCURINGQiuGuijieWangKan(BeijingFRPResearchandDesignInstitute)(WuhanUniversityofTechnology)Abstract:InthispaperSPImethodisusedtomeasuretheexothermiccurveofunsaturatedpolyesterresinwithdifferentcontentoflowprofileadditives(LP

9、A)duringcure.Theeffectsoflowprofileadditivecontentandmiddle2lowtemperaturecuringsystemonthepeaktemperatureofexothermicreaction,curingtimeandgeltimeareinvestigated.Keywords:LPA exothermiccurve curingreaction exothermicpeaktemperature收稿日期:2002-10-23(上接第24頁(yè))5 結(jié) 論(1)摻加一定量的外加劑A和KJ膠后,可有效地提高纖維增強(qiáng)水泥外保溫材料的耐水性

10、能。(2)外加劑A的加入,降低了孔隙率,增強(qiáng)了抗?jié)B性能,改變了材料表面的性能,使其由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉?從而提高了制品的耐水性;(3)KJ膠的加入,在水泥漿內(nèi)形成交鏈的網(wǎng)膜,柔性聚合物顆粒填充在水泥石間的孔洞及空隙,使得聚合物水泥砂漿變得有韌性,極大提高了制品28d抗壓軟化系數(shù)和抗?jié)B性能,明顯降低了制品的孔隙率,是改善耐水性能的主要原因。參考文獻(xiàn)1 陳魁.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析.清華大學(xué)出版社,19962 王燕謀等.硫鋁酸鹽水泥.北京工業(yè)大學(xué)出版社,1999RESEARCHONWATERRESISTANTPERFORMANCEOFMODIFIEDPOLYMERCEMENTCOMPOSITEREINFO

11、RCEDWITHFIBERLiJianquanYanShitao(JinanUniversity)(ShandongConstrutionEngineeringGroup)Abstract:AddingadscititiousagentAandKJgluetomodifyfibrereinforcedcement,throughorthogonalexperimentthepaperdiscusseseveryinfluencefactoronphysicperformanceoftheproducts,probesmodifiedmechanismofadscititiousagentAandKJgluetowaterresistantperformanceofproducts