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不飽和聚酯
不飽和線(xiàn)型熱固性樹(shù)脂
基本信息
| 中文名 | 不飽和聚酯 |
| 聚酯化 | 190～220℃ |
| 生產(chǎn)方法 | 縮聚與摻混 |
| 詳細(xì)分類(lèi) | 不飽和線(xiàn)型熱固性樹(shù)脂 |
| 原料 | 反丁烯二酸和四氫化鄰苯二甲酸酐 |
簡(jiǎn)介
一般是由不飽和二元酸二元醇或者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線(xiàn)型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應(yīng)是在190～220℃進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值(或粘度)，在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱(chēng)之為不飽和聚酯樹(shù)脂。
原料
生產(chǎn)方法
因品種而異，但基本上包括縮聚與摻混兩步。
縮聚方法有：①熔融縮聚法。以酸和醇直接熔融縮聚，不需加入其他組分。利用醇、水沸程差，使反應(yīng)生成的水通過(guò)分離柱分離出來(lái)。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，廣為采用。②溶劑共沸脫水法。在縮聚過(guò)程中加入甲苯或二甲苯（溶劑），利用甲苯與水的共沸點(diǎn)較水的沸點(diǎn)低，將反應(yīng)生成的水迅速帶出，促進(jìn)縮聚反應(yīng)。該法優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)比較平穩(wěn)，易于掌握，產(chǎn)物顏色較好，但需要有一套分水回流裝置，反應(yīng)過(guò)程要用甲苯，縮聚工段要防爆。③減壓法。在縮聚中的縮水量達(dá)2/3～3/4時(shí)，抽空至酸值達(dá)到要求時(shí)為止。④加壓法。加壓可加速反應(yīng)，縮短反應(yīng)周期，達(dá)到提高生產(chǎn)率。摻混分干預(yù)混與濕預(yù)混。干預(yù)混是把反應(yīng)性固態(tài)預(yù)聚物、固態(tài)交聯(lián)劑、玻璃纖維、催化劑、色料混合后制成模塑料；濕預(yù)混是用苯乙烯作交聯(lián)劑，把液態(tài)不飽和聚酯、玻璃纖維、催化劑、潤(rùn)滑劑、色料等在捏和機(jī)中混煉后，做成聚酯料團(tuán)模塑料。
用途
各種不飽和聚酯未固化時(shí)是從低粘度到高粘度的液體，加入各種添加劑后加熱固化，固化后即成剛性或彈性的塑料，可以是透明的或不透明的。不飽和聚酯的主要用途是用玻璃纖維增強(qiáng)制成玻璃鋼，是增強(qiáng)塑料中的主要品種之一。它的成型方法有：①手糊法，是在涂好脫模劑的模具上先噴涂一層樹(shù)脂，再鋪一層增強(qiáng)材料，排擠氣泡后再重復(fù)操作至所需厚度，最后固化脫模。②層壓法，是將玻璃布浸澆不飽和聚酯后，經(jīng)層疊熱壓固化而成。它具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性，相對(duì)密度小，熱及電絕緣性能好，還有良好的透光、耐候、耐酸和隔音等特性，價(jià)格又比環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼便宜得多，因此廣泛用于制造雷達(dá)天線(xiàn)罩，飛機(jī)零部件，汽車(chē)外殼，小型船艇，透明瓦楞板等建筑材料，衛(wèi)生盥洗器皿以及化工設(shè)備和管道等。
性能特點(diǎn)
1.工藝性能優(yōu)良。這是不飽和聚酯樹(shù)脂最大的優(yōu)點(diǎn)?？梢栽谑覝叵鹿袒合鲁尚?，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場(chǎng)制造玻璃鋼制品。
2.固化后樹(shù)脂綜合性能好。力學(xué)性能指標(biāo)略低于環(huán)氧樹(shù)脂，但優(yōu)于酚醛樹(shù)脂。耐腐蝕性，電性能和阻燃性可以通過(guò)選擇適當(dāng)牌號(hào)的樹(shù)脂來(lái)滿(mǎn)足要求，樹(shù)脂顏色淺，可以制成透明制品。
3.品種多，適應(yīng)廣泛，價(jià)格較低。
4.缺點(diǎn)是固化時(shí)收縮率較大，貯存期限短。
物理性質(zhì)
不飽和聚酯樹(shù)脂的相對(duì)密度在1.11～1.20左右，固化時(shí)體積收縮率較大，固化樹(shù)脂的一些物理性質(zhì)如下：
⑴耐熱性。絕大多數(shù)不飽和聚酯樹(shù)脂的熱變形溫度都在50～60℃，一些耐熱性好的樹(shù)脂則可達(dá)120℃。紅熱膨脹系數(shù)α1為（130～150）×10-6℃。
⑵力學(xué)性能。不飽和聚酯樹(shù)脂具有較高的拉伸、彎曲、壓縮等強(qiáng)度。
⑶耐化學(xué)腐蝕性能。不飽和聚酯樹(shù)脂耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐有機(jī)溶劑的性能差，同時(shí)，樹(shù)脂的耐化學(xué)腐蝕性能隨其化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何開(kāi)關(guān)的不同，可以有很大的差異。
⑷介電性能。不飽和聚酸樹(shù)脂的介電性能良好。
化學(xué)性質(zhì)
主鏈上的雙鍵可以和乙烯基單體發(fā)生共聚交聯(lián)反應(yīng)，使不飽和聚酯樹(shù)脂從可溶、可熔狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不溶、不熔狀態(tài)。
在酸性介質(zhì)中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介質(zhì)的侵蝕；在堿性介質(zhì)中，由于形成了共振穩(wěn)定的羧酸根陰離子，水解成為不可逆的，所以聚酯耐堿性較差。
聚酯鏈末端上的羧基可以和堿土金屬氧化物或氫氧化物[例如MgO，CaO，Ca(OH)2等]反應(yīng)，使不飽和聚酯分子鏈擴(kuò)展，最終有可能形成絡(luò)合物。分子鏈擴(kuò)展可使起始粘度為0.1～1.0Pa·s粘性液體狀樹(shù)脂，在短時(shí)間內(nèi)粘度劇增至103Pa·s以上，直至成為不能流動(dòng)的、不粘手的類(lèi)似凝膠狀物。樹(shù)脂處于這一狀態(tài)時(shí)并未交聯(lián)，在合適的溶劑中仍可溶解，加熱時(shí)有良好的流動(dòng)性
應(yīng)用
不飽和聚酯應(yīng)用舉例
UP的主要改性品種有：
低收縮性UP：通過(guò)引入苯乙烯/丁二烯共聚物這種熱塑性樹(shù)脂，來(lái)緩和UP的固化收縮，同時(shí)還解決了片狀成型時(shí)的裂紋問(wèn)題，尤其適用于汽車(chē)部件。
高強(qiáng)UP：增加玻璃纖維含量，例如采用7.6厘米長(zhǎng)的纖維，含量在50-70%，適于片狀成型，作汽車(chē)部件。
耐沖擊性UP：向分子鏈中引入長(zhǎng)鏈酸或醇，調(diào)整雙鏈密度，共混橡膠粒子或聚氨酯等方法，但是帶來(lái)的缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度、耐候性、耐水性、光澤性有所降低。
共混高分子量的聚醋酸乙烯酯，可降低UP的固化收縮率。
還有用廢聚酯為原料，在常壓下降解，然后再縮聚而成UP，也有用滌綸工業(yè)制片、抽絲、紡織過(guò)程的廢料生產(chǎn)UP，其配方為：滌綸廢料46、丙二醇78,苯乙烯100、丙三醇5、鄰苯二甲酸酐45、順丁烯二酸酐65、催化劑0.5、對(duì)苯二酚0.95。
此外，還有阻燃型UP、快干型UP、耐熱型UP等新品種。
實(shí)例1：玻纖增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料
玻纖增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料(簡(jiǎn)寫(xiě)SMC)生產(chǎn)工藝流程如下：
基本配方如下：
不飽和聚酯100
填充劑：碳酸鈣100
增強(qiáng)劑：短切玻纖30
脫模劑：硬脂酸鋅3
增稠劑：氧化鎂1.5
實(shí)例2：不飽和聚酯鈕扣
用板材法生產(chǎn)UP紐扣的工藝流程為：
配料→制板→沖坯→固化→銑鈕→拋光→檢驗(yàn)→包裝
UP鈕扣基本配方為：
UP樹(shù)脂：103#100份
稀釋交聯(lián)劑：苯乙烯1
著色劑：無(wú)機(jī)或有機(jī)顏料0.4-1
有時(shí)為留出足夠的工作時(shí)間：防止過(guò)快固化，再加入抑制劑，以消除內(nèi)應(yīng)力，減少崩塊。抑制劑可用對(duì)苯二酚。后處理加工為增加鈕扣光澤，還要在水拋光后，再進(jìn)行蠟拋光。
實(shí)例3：聚酯型人造大理石
配料→在模具中混料做花→震搗成型→產(chǎn)品
原料：UP型樹(shù)脂可用196#、195#、306#、307#;填料可選玻璃粉、瓷粉、礦渣粉、空心玻璃微珠、云母粉、蛭石粉、海沙、金屬細(xì)屑等；顏料可選用氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鉻綠、炭黑等。
基本配方：UP樹(shù)脂100引發(fā)劑4促進(jìn)劑1-2填料30
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