乙烯基酯樹脂――樹脂的固化
樹脂的固化
乙烯基酯樹脂的固化與不飽和聚酯樹脂一樣,是通過引發劑所產生的自由基激活樹脂和交聯劑中的雙鍵,進行交聯反應而發生的。產生自由基的方法常用引發劑和促進劑的化學分解以及引發劑的熱分解兩種方法。前者采用氫過氧化物、過氧化物以及各種金屬或胺類促進劑;后者可用過氧化物、偶氮化物或重氮化合物。此外光及輻射引發也已獲得發展。引發劑分解所產生的自由基一般都很不穩定,它含有未配對的電子,易于打開乙烯基酯的雙鍵,將自己加上去,產生另一個帶有未配對電子的端基,可以再與另一個乙烯基酯基團反應,于是使樹脂經加成聚合反應而固化。反應過程中不產生副產物。
引發劑的選用取決于樹脂的要求以及固化溫度。一般室溫固化可用過氧化甲乙酮(MEKP)、過氧化環己酮(CHP)和鈷促進劑。如用過氧化苯甲酰(BPO)則用N,N-二甲基苯胺促進劑。在乙烯基酯樹脂的固化過程中,凡過氧化甲乙酮中二聚物含量高的都比含量低的活性更大。這種影響和聚酯樹脂恰恰相反。在加熱固化中,可用過氧化苯甲酰、過苯甲酸叔丁酯(TBPB)或異丙苯過氧化氫(CUHP)。
由于乙烯基酯樹脂的線型分子與反應性單體的交聯,只要較少的交聯點,即可形成三向的網狀結構,故凝膠一般很快。經過誘導期后,只有很少或沒有一個黏度的逐漸增加過程,即迅速凝膠。凝膠速度也取決于自由基的濃度。增加引發劑或促進劑的濃度或者升溫,都可以縮短凝膠時間。
乙烯基酯樹脂也可通過離子、紫外線或其他高能放射而固化。離子放射是產生自由基的一種方法,只用幾秒時間就可使樹脂聚合完成并充分固化,因為發射的強度可以使自由基極快生長。電子發射具有高量子能,可使聚合所需的自由基直接由乙烯基樹脂產生。紫外線發射的量子能相當低,需要用光引發劑引發。這種光引發劑和紫外線發生共振分解而產生自由基。以上各種輻射引發都具有極其穩定的存放特性,樹脂的引發不需用通常的引發劑或促進劑。
對引發與固化過程的工藝性能測定主要有放熱峰溫度、殘余單體含量、存放時間、硬度及表面黏性減少程度的發展等。放熱峰溫度要足夠高,使樹脂能迅速固化;但又不能過高,否則樹脂易開裂。特別是對于澆鑄件以及大塊、厚壁部件要掌握好放熱峰溫度,防止散熱慢而造成熱量聚集。
苯乙烯或其他單體的殘余量有害于樹脂固化后產品的物理性能與耐化學性能。
空氣中的氧對乙烯基酯樹脂的接觸表面有阻聚作用,會使制品的耐候性與耐化學性能降低,故應注意采取措施隔離表面與空氣的接觸。
乙烯基酯樹脂即使在未加引發劑時,也含有產生自由基的活性種,會使樹脂緩慢交聯,終達到凝膠。如果溫度上升,活性增大,這種緩慢的凝膠過程可以加速。為了防止這種緩慢凝腔,確保樹脂有較長的貯存期,在樹脂中一般加有阻聚劑。阻聚劑能和自由基反應,使之“中和”失去活性.從而阻止樹脂的交聯反應。因在未引發的樹脂系統中,常溫下產生自由基的速度很慢,故只需很少量的阻聚劑就可顯著延長樹脂的貯存期。但貯存溫度必須控制,并要避免曝光。在樹脂進行加工固化時,加入引發劑,產生的自由基先與阻聚劑互相消耗,待阻聚劑消耗完了時,繼續產生的自由基即開始引發樹脂交聯固化。這一引發劑與阻聚劑互相消耗的階段即固化工藝中的誘導期,也是加工操作中可用的有效時間。
常用的阻聚劑主要是酚類化臺物,如對苯二酚或對苯二酚的單甲基醚等,可用于合成中,防止發生交聯,也可在合成完成時加入,以延長樹脂的貯存期。阻聚劑的效率可用氣體色譜法或液體色譜法,隨其消耗情況進行測定,也可在控制的升溫條件下觀察,根據未引發樹脂的凝膠發展情況來測定。










































