不飽和聚酯樹脂的固化原理
不飽和聚酯樹脂的固化,是指樹脂從粘稠的液態轉變為固態的過程,這是用不飽和聚酯樹脂制造玻璃鋼必經的過程。由于它在固化前是一種具有一定粘度的流動物質,能夠良好地浸漬玻璃纖維及其制品,并且能在控制時間內轉變成堅硬的固體,特別是這種轉變過程可在常溫常壓下完成,因此它在玻璃鋼所用的合成樹脂中占有重要地位。從表面上看,固化是從可流動的粘稠液體變成堅硬的固體,而實質上它已發生了化學變化,即由線型結構轉變成了體型結構的過程。
不飽和聚酯樹脂一般可通過引發劑(或光或其它引發方式)引發不飽和聚酯中的雙鍵與可聚合的乙烯類單體,如苯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯等進行游離基(又稱自由基)型共聚反應,使線型的聚酯分子鏈交聯成具有三向網絡結構的體型分子,可用下圖表示。

上圖形象地表明,相對分子質量不高的線型聚酯,通常與乙烯類單體共聚而交聯成堅硬的三向網狀結構的體型分子,此時共聚物的相對分子質量理論上趨于無窮大,可以作為具有力學性能的高分子材料使用。
一、固化原理
不飽和聚酯樹脂的固化是游離基型共聚反應,因此具有鏈引發、鏈增長及鏈終止的游離基型聚合反應的特點。
(一)鏈引發
一般可用有機過氧化物或氧化―還原體系進行引發,例如過氧化二苯甲酰、過氧化環己酮―――環烷酸鈷等,也可采用紫外光引發。
游離基型聚合的活性中心是游離基,它可以通過引發劑%的熱分解來獲得:
I表示引發劑分子,則I分解為初級自由基R,所生成的初級自由基R能引發不飽和聚酯和交聯劑的交聯固化反應:
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M表示不飽和聚酯或交聯劑單體分子,初級自由基R攻擊單體分子M,生成了單體自由基RM,完成鏈引發過程。初基自由基R和單體分子結合后終存在于聚合物分子的末端,這點已為實驗所證實。式(7.2)的反應較式(7.1)的反應容易,所以說,鏈引發的速度主要取決于引發劑的分解速度。
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單體分子經引發成單體自由基后,立即與其它分子反應,進行鏈鎖聚合,形成一個長鏈自由基,即:

當乙烯類單體和不飽和聚酯中的雙鏈引發后,就進行鏈增長反應,鏈增長反應為放熱反應,而且鏈增長的反應速度極快,反應可在短時間內完成。
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聚合物的活性鏈增長到一定程度就失去了活性,停止增長,此時稱為鏈的終止。鏈終止的方式有兩種:
(1)偶合終止:兩個自由基相互結合,生成一個大分子,其相對分子質量為兩個活性鍵相對分子質量之和。

(2)歧化終止:兩個自由基相互結合,伴有氫原子轉移,生成兩個聚合物分子。其中一個分子的末端是飽和的,另一個分子則在末端具有不飽和雙鍵,分子鏈長沒有變化。

綜合以上情況,不飽和聚酯樹脂的固化反應可用下列化學方程式表示:

固化后的不飽和樹脂










































