UPR改性(一)復材研究4

    樹脂分為熱塑性和熱固性兩大類。對于加熱熔化冷卻變固,而且可以反復進行可熔的叫熱塑性樹脂,如聚氯乙烯樹脂(PVC)、聚乙烯樹脂(PE)等;加熱固化以后不再可逆,成為既不溶解又不熔化的叫熱固性樹脂,如酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等?!熬埘ァ笔窍鄬τ凇胺尤薄碍h氧”等樹脂,而區分的含有酯鍵的一類高分子化合物。這種高分子化合物是由二元酸,和二元醇經縮聚反應而生成的,這種高分子化合物含有不飽和雙鍵時,就稱為不飽和聚酯,這種不飽和聚酯溶解于有聚合能力的單體中(一般為苯乙烯);而成為一種粘稠液體時,稱為不飽和聚酯樹脂(英文名Unsaturated Polyester Resin,簡稱UPR)。因此不飽和聚酯樹脂可以定義為:由飽和的或不飽和的二元酸,與飽和的或不飽和的二元醇,縮聚而成的線型高分子化合物,溶解于單體中而成的粘稠的液體。不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂主要品種,也是復合材料三大基體樹脂之一。目前改性主要集中在降低固化收縮率、提高阻燃耐熱性能、增強增韌、耐腐蝕等方面。獲得高性能不飽和樹脂的方法很多,如通過制備高分子質量(分子質量在5000以上)UPR,可使耐煮沸性、耐堿性、熱分解溫度、韌性和機械強度得到明顯提高;在分子結構中引入柔性鏈段或與其它樹脂互穿網絡化,可有效改善抗沖擊性能;引入難水解的結構單元,如雙酚A環氧烷烴加成物或氫化雙酚A,可以提高耐腐蝕性。以下即國內UPR改性研究的新進展。為克服純UPR固化物存在的性脆、模量低,以及由體積收縮引起的制品翹曲和開裂變形等缺點,擴大其應用范圍,就必須對其進行增韌增強改性。增韌增強改性方法除了主要的幾種,如通過改變主鏈結構增韌增強、纖維增韌增強、聚合物微凝膠增韌增強、聚氨酯增韌增強等,還有幾種方法較為奏效。
    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。
    ⑴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。
    ⑵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。