不飽和聚酯樹(shù)脂分類(lèi)

點(diǎn)擊數(shù)：22562018-04-25 16:42:26　來(lái)源: 重慶/貴州/四川玻璃鋼【貯罐 儲(chǔ)罐 脫硫 凈化塔】一體化智能泵站-重慶市雙時(shí)玻璃鋼有限公司

樹(shù)脂基體

用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樹(shù)脂一般都是聚合物，所有聚合物高分子的一個(gè)共同的特點(diǎn)就是其長(zhǎng)鏈分子由許多簡(jiǎn)單的重復(fù)單元組成。人造聚合物通常被稱(chēng)為‘合成樹(shù)脂’或‘樹(shù)脂’。根據(jù)熱對(duì)這些材料的作用高分子分為‘熱塑性’和‘熱固性’兩種。

熱塑性材料，如金屬，加熱后會(huì)軟化并最終融化，冷卻以后又凝固硬化。這一過(guò)程能夠反復(fù)可逆的多次重復(fù)，而且對(duì)材料性能沒(méi)有顯著影響。典型的熱塑性塑料包括尼龍、聚丙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）,用來(lái)增強(qiáng)的通常是一些短的、碎的纖維如玻纖。

熱固性材料或‘熱固塑料’經(jīng)過(guò)原位化學(xué)反應(yīng)形成，樹(shù)脂和固化劑混合或樹(shù)脂和催化劑混合后，經(jīng)過(guò)不可逆的化學(xué)反應(yīng)形成硬質(zhì)、不熔的高分子結(jié)構(gòu)。一些熱固樹(shù)脂，如酚醛樹(shù)脂，反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生易揮發(fā)的副產(chǎn)品（縮合反應(yīng)）。其它熱固性樹(shù)脂，如聚酯和環(huán)氧樹(shù)脂，固化過(guò)程不產(chǎn)生任何揮發(fā)性的副產(chǎn)品從而更容易加工成型。

固化后，熱固性材料在加熱條件下就不會(huì)再變成液體，但超過(guò)一定的溫度后，力學(xué)性能會(huì)有顯著的變化，這個(gè)溫度我們稱(chēng)為玻璃化溫度（Tg）。樹(shù)脂系統(tǒng)的不同、固化程度的不同以及混合是否正確等因素對(duì)玻璃化溫度都有很大的影響。在玻璃化溫度以上，熱固性塑料的分子結(jié)構(gòu)從相對(duì)剛性的晶態(tài)聚合物變成相對(duì)柔韌的非晶態(tài)聚合物，這種變化是可逆的。當(dāng)溫度達(dá)到材料的玻璃化溫度以上時(shí)，材料性能會(huì)發(fā)生明顯變化，如樹(shù)脂模量（剛度）會(huì)急劇下降，導(dǎo)致復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度下降，其他性能如耐水性和顏色穩(wěn)定性也會(huì)顯著的減弱。

雖然在復(fù)合材料行業(yè)中使用的樹(shù)脂類(lèi)型很多，但最主要的有以下三種類(lèi)型：聚酯、乙烯基脂和環(huán)氧樹(shù)脂。

 聚酯樹(shù)脂

聚酯樹(shù)脂是目前使用最廣泛的樹(shù)脂體系，特別在造船業(yè)。迄今為止，大多數(shù)的帆船、游艇和作業(yè)船舶都使用的聚酯體系的復(fù)合材料建造。

聚酯類(lèi)樹(shù)脂屬于‘不飽和’的類(lèi)型。不飽和聚酯樹(shù)脂是熱固性樹(shù)脂，只要具備正確的條件，在液態(tài)或固態(tài)下都能反應(yīng)。不飽和聚酯不同于飽和聚酯,例如滌綸^TM ，飽和聚酯不能以相同的方式固化。然而，我們經(jīng)常習(xí)慣性的把不飽和聚酯樹(shù)脂稱(chēng)為‘聚酯樹(shù)脂’或簡(jiǎn)單的稱(chēng)為‘聚酯’。

在化學(xué)反應(yīng)中用酸和堿生產(chǎn)鹽。同樣的，在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中用醇和有機(jī)酸反應(yīng)產(chǎn)生酯和水。通過(guò)使用特殊的醇，比如乙二醇，與二元酸反應(yīng)，生成聚酯和水。以這個(gè)反應(yīng)為基礎(chǔ)，在反應(yīng)物中加入飽和二元酸和交聯(lián)單體，就形成了聚酯樹(shù)脂制造的基本過(guò)程。結(jié)果在聚酯生產(chǎn)過(guò)程使用不同的酸、乙二醇和單體就會(huì)使聚酯樹(shù)脂具有不同的性能。

在復(fù)合材料行業(yè)中，作為復(fù)合材料鋪層樹(shù)脂的聚酯主要有兩類(lèi)。鄰苯二甲酸聚酯樹(shù)脂是最廣泛使用的樹(shù)脂，間苯二甲酸聚酯樹(shù)脂由于其卓越的耐水性而在造船工業(yè)中成為首選。

圖13顯示一個(gè)典型的聚酯樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意在分子鏈中酯鍵（CO-O-C）和反應(yīng)活性部位(C=C)的位置。

大多數(shù)聚酯樹(shù)脂是粘稠的灰白色液體，為聚酯溶解在單體(通常是苯乙烯)中形成的混合物。把苯乙烯的總量增加到50%將有助于幫助樹(shù)脂降低粘度，方便操作。苯乙烯還發(fā)揮著重要的作用，通過(guò)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)聚酯分子鏈的交聯(lián)使樹(shù)脂固化，而不產(chǎn)生任何副產(chǎn)品。這些樹(shù)脂成型時(shí)可以不加壓，也被稱(chēng)為‘接觸型’或‘低壓’類(lèi)樹(shù)脂。聚酯樹(shù)脂存儲(chǔ)時(shí)間很短，當(dāng)被放置一段時(shí)間后會(huì)凝膠。通常在樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中加入少量反應(yīng)抑制劑以推遲這種凝膠反應(yīng)。

在成型過(guò)程中，聚酯樹(shù)脂要求添加一些輔助性原料。這些產(chǎn)品一般是：催化劑、促進(jìn)劑、添加劑（觸變劑、顏料、填充物、化學(xué)藥品/阻燃劑等）

通常供應(yīng)商可提供基礎(chǔ)樹(shù)脂，也可提供添加后的樹(shù)脂。樹(shù)脂可以根據(jù)成型在使用前添加特定量的催化劑。正如上文提到的，給不飽和聚酯樹(shù)脂足夠的時(shí)間它會(huì)自己凝固。這個(gè)速度對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)來(lái)說(shuō)太慢，因此催化劑和促進(jìn)劑用于實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂在合適的時(shí)間內(nèi)聚合。催化劑應(yīng)在聚合反應(yīng)開(kāi)始前加入，催化劑本身不參加化學(xué)反應(yīng)，只起到激活反應(yīng)的作用。促進(jìn)劑可以加速加入催化劑樹(shù)脂的反應(yīng)速度，使其在車(chē)間溫度下達(dá)到較快的速度。因?yàn)樵诓缓呋瘎┑臉?shù)脂中加入促進(jìn)劑對(duì)樹(shù)脂反應(yīng)沒(méi)有多大的影響，所以有時(shí)聚酯制造商會(huì)在樹(shù)脂中不加入催化劑而生產(chǎn)出一個(gè)‘預(yù)加速’的樹(shù)脂。

聚酯的分子鏈可以被描述成如下形式，那里的‘B’表明是分子的反應(yīng)活性部位。

外加苯乙烯的‘S’和反應(yīng)催化劑后，苯乙烯使聚合物鏈在反應(yīng)活性部位交聯(lián)，從而形成一個(gè)極為復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)之后，聚酯樹(shù)脂就‘固化’了，成為化學(xué)穩(wěn)定的硬質(zhì)固體（通常情況下）。交聯(lián)和固化過(guò)程也被稱(chēng)為‘聚合’，是不可逆的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

聚酯樹(shù)脂分子鏈交聯(lián)耦合的并列特性意味著其在加載沖擊時(shí)將呈現(xiàn)脆性。

在樹(shù)脂混合成型之前的準(zhǔn)備工作需要注意很多事項(xiàng)。在催化劑加入之前，樹(shù)脂和其他各種添加劑必須仔細(xì)攪拌均勻并使所有的組成均勻分散。攪拌必須徹底和細(xì)心，任何空氣的進(jìn)入都會(huì)影響最終成品的質(zhì)量。鋪層時(shí)也尤其要注意避免層間氣泡的產(chǎn)生，因其會(huì)嚴(yán)重削弱復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同樣，需要謹(jǐn)慎地精確添加促進(jìn)劑和催化劑，通過(guò)控制聚合反應(yīng)的速度從而得到最好的材料性能。催化劑太多會(huì)導(dǎo)致凝膠時(shí)間太快，催化劑太少的結(jié)果是不能很快固化。

需要有顏色的樹(shù)脂可以添加一些顏料。即使只是添加3%左右的顏料，也一定要仔細(xì)選擇，顏料的微小作用也應(yīng)當(dāng)考慮，如果使用不合適的顏料會(huì)影響固化反應(yīng)和最后復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)性能。

填料廣泛用于聚酯樹(shù)脂中有多種原因包括：為了降低成品成本；成型工藝方便；成品容易塑造特定的性能。