常用顏填料對聚酯類材料的影響
一、前言
不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂由于其有優良的機械性能、電學性能、耐化學腐蝕性能，因此其制品已遍及各個領域，如化學工業、建筑工程、日用產品和工藝品等，近年來，不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂的生產、加工和應用發展極為迅速。
在許多情況下，為了改善樹脂制品的力學性能、加工性能、裝飾效果及降低成本，都要在樹脂中添加填料和顏料。在樹脂中加入填料的目的主要是改進性能、減少成本、降低固化收縮率、減少裂紋。例如，模壓制品工藝，加入填料后，改進了材料的密實度，提高了表面光潔度，力學性能也獲得提高；手糊玻璃鋼工藝，加入填料后，可以降低樹脂的體積收縮率和應用集中，阻燃性、耐熱性、耐候性、機械強度等都能提高；對于團狀模塑料（BMC）和片狀膜塑料工藝（SMC），填料的加入是絕對不可少的，否則無法滿足生產和制作上的要求。
二、實驗目的
本文就一些工程中常用填料及顏料的用法和對不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂材料的影響進行研究，以求對工程應用進行指導。
三、試驗過程
1、顏、填料的選擇。在不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂材料中，對填料的要求如下：
（1）對樹脂材料固化速度無影響；
?。?）相對密度低；
?。?）有確定的化學成分；
（4）產生氣孔率低；
?。?）吸油率低；
?。?）價格合理。
下面列出了工程中常用顏、填料的品種和主要性能。
耐曬黃G：微溶于乙醇、丙酮和苯，耐硫化氫和稀NaOH，遇深硫酸為金黃色，稀釋后呈黃色沉淀，遇濃硝酸不變色，遇濃鹽酸為紅色溶液。
酞菁藍B：不溶于水、乙醇和烴，溶于98%硫酸，為橄欖色溶液，稀釋后呈藍色沉淀
酞菁綠G：不溶于水和溶劑，耐酸、耐堿，在濃硫酸中為橄欖綠色，稀釋后呈綠色沉淀
大紅粉3132：耐酸、耐堿
氧化鐵紅：溶于熱的強酸，耐UV，耐堿
云母氧化鐵：耐堿，不耐酸，溶于熱的強酸中
碳黑：在酸、堿和有機溶劑中均不溶，耐酸、耐堿
石墨粉：在酸、堿和有機溶劑中均不可溶，耐酸、耐堿
鋅白：兩性化合物，溶于酸、堿金屬氫氧化物
碳酸鈣：溶于酸，不溶于堿、水和有機溶劑，加酸后有氣泡產生
白炭黑：不溶于水和普通酸，溶于苛性堿和HF
滑石粉：不溶于水、NaOH和乙醇，微溶于稀鹽酸、稀硫酸
2、聚酯類樹脂的選擇
鄰苯型不飽和聚酯樹脂常用于制作結構層，二甲苯型不飽和聚酯樹脂用于腐蝕介質中，環氧乙烯基酯樹脂能耐各種復雜介質和苛刻條件，這三種樹脂是工程應用中具有代表性的聚酯類材料。
9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂是采用鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丙二醇、乙二醇等常用材料合成的，然后溶于交聯劑單體苯乙烯中。9709樹脂具有優良的力學性能和較高的延伸率，適用于擠拉、纏繞和手糊等玻璃鋼生產工藝，如制作擠拉成型帳篷桿、釣魚桿和其他玻璃鋼型材。該樹脂對非氧化性的稀酸、鹽及某些極性溶劑是穩定的，因此常用于結構層，該樹脂可適用于不太強的腐蝕介質和溫度要求的情況，如制作涼水塔、貯槽及各種設備和管道的增強外殼等。
X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂是以二甲苯甲醛樹脂為原料，與不飽和酸進行綜合反應，在經苯乙烯交聯生成的一種不飽和聚酯樹脂。它是防腐蝕工程中理想的材料，成本低，為環氧樹脂的60%，為乙烯基酯樹脂的70%。X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂是制作耐蝕樹脂地面的理想材料，滿足用戶之輕質、高強、無縫、低收縮要求。用于耐石塊材地面，磚板襯里的砌筑、勾（罐）縫砂漿、膠泥的可靠耐蝕粘接料。
MFE-2環氧乙烯基酯樹脂是以環氧化合物為母體，分子二端具有乙烯基團的有機酯類化合物，它是由不飽和一元羧酸與環氧化合物通過開環酯化反應而得，其在苯乙烯等交聯劑中的溶液則稱為環氧乙烯基酯樹脂。乙燃基酯樹脂是國際公認的高度耐腐蝕樹脂，它以其卓越的耐化學品性能贏得了“超級而腐蝕樹脂”的良好聲譽。目前這類樹脂已在化學工業、石油化工、氯堿工業、紡織化纖、電子工業、鋼鐵工業等數十年重要的工業領域得到越來越廣泛的應用。
3、測試標準
試驗方法：樹脂在室溫（16-25℃）條件下凝膠時間的測定，按照國標GB/T7193.6-1987規定的方法進行。需要指出的是，9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂和MFE-2環氧乙烯基酯樹脂室溫固化所用的固化引發劑為55%過氧化甲乙酮在鄰苯二甲酸二甲酯中的溶液，其活性氧含量為10～11%，固化促進劑為10%環烷酸鈷苯乙烯溶液（鈷含量0.8%）。在實際操作中，55%過氧化甲乙酮常常用量為2.5%。10%環烷酸鈷的常用量為2%。X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂室溫固化所用的固化引發劑為50%過氧化苯甲酰在鄰苯二甲酸二丁酯中的糊狀溶液，其活性氧含量為6～7%，固化促進劑為10%二甲基苯胺液。在實際操作中，50%過氧化苯甲酰常用量為樹脂質量的2.5%，10%二甲基苯胺液的常用量為2%。
4、實驗方法
以燒杯為容器，稱取50g樹脂，分別加入不同質量的顏填料（1g、2g、3g），準確至±0.2g，充分攪勻。再加入固化引發劑，小心攪勻，用移液管準確加入促進劑，當加入后一滴時，啟動秒表，攪勻試樣。直至出現拉絲狀態時，停止秒表，記下秒表所示的時間即為凝膠時間。試驗過程中，樹脂、引發劑和促進劑的質量是恒定的，隨著顏填料加入量的增加凝膠時間會有所變化。記錄凝膠時間。
四。結果討論
以前我們通常認為：碳黑和石墨粉對樹脂的凝膠是有阻聚作用的，實驗證明，碳黑和石墨粉對X42和9709樹脂促進其凝膠，對于MFE-2的凝膠時間影響很小。這值得我們在以后的試驗工作中繼續研究。
試驗發現，酞菁綠G對三種不飽和聚酯樹脂都起到促進其凝膠的作用，耐碳酸鈣、滑石粉、耐磨粉和云母氧化鐵對這三種樹脂的凝膠時間幾乎都無影響。
另外，同一種填料對不同的不飽和聚酯樹脂凝膠時間的影響是不同的。例如，鋅白（氧化鋅）對MFE-2有阻聚作用，對X42則促進其凝膠，對于9709的凝膠時間影響很小。
在選擇顏、填料時，應盡可能避免使用有強促進或強阻聚作用的填料，例如，對于MFE-2乙烯基酯樹脂而言，鋅白（氧化鋅）的阻聚作用很強，酞菁綠G的促進作用也很強，對于9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂而方，白炭黑的阻聚作用較為明顯；對于X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂而言，碳黑、石墨粉和酞菁藍B有促進作用，這些顏填料在選用時都要十分注意。
在實際的工程應用中，不飽和聚酯樹脂的凝膠時間是相當關鍵的一個工藝性能。樹脂凝膠時間太短，來不及用完就凝膠，樹脂大量被浪費；凝膠時間太長，會影響樹脂固化后的各項性能，并且妨礙下一步施工工序的進行。
不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂由于其有優良的機械性能、電學性能、耐化學腐蝕性能，因此其制品已遍及各個領域，如化學工業、建筑工程、日用產品和工藝品等，近年來，不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂的生產、加工和應用發展極為迅速。
在許多情況下，為了改善樹脂制品的力學性能、加工性能、裝飾效果及降低成本，都要在樹脂中添加填料和顏料。在樹脂中加入填料的目的主要是改進性能、減少成本、降低固化收縮率、減少裂紋。例如，模壓制品工藝，加入填料后，改進了材料的密實度，提高了表面光潔度，力學性能也獲得提高；手糊玻璃鋼工藝，加入填料后，可以降低樹脂的體積收縮率和應用集中，阻燃性、耐熱性、耐候性、機械強度等都能提高；對于團狀模塑料（BMC）和片狀膜塑料工藝（SMC），填料的加入是絕對不可少的，否則無法滿足生產和制作上的要求。
二、實驗目的
本文就一些工程中常用填料及顏料的用法和對不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂材料的影響進行研究，以求對工程應用進行指導。
三、試驗過程
1、顏、填料的選擇。在不飽和聚酯樹脂及乙烯基酯樹脂材料中，對填料的要求如下：
（1）對樹脂材料固化速度無影響；
?。?）相對密度低；
?。?）有確定的化學成分；
（4）產生氣孔率低；
?。?）吸油率低；
?。?）價格合理。
下面列出了工程中常用顏、填料的品種和主要性能。
耐曬黃G：微溶于乙醇、丙酮和苯，耐硫化氫和稀NaOH，遇深硫酸為金黃色，稀釋后呈黃色沉淀，遇濃硝酸不變色，遇濃鹽酸為紅色溶液。
酞菁藍B：不溶于水、乙醇和烴，溶于98%硫酸，為橄欖色溶液，稀釋后呈藍色沉淀
酞菁綠G：不溶于水和溶劑，耐酸、耐堿，在濃硫酸中為橄欖綠色，稀釋后呈綠色沉淀
大紅粉3132：耐酸、耐堿
氧化鐵紅：溶于熱的強酸，耐UV，耐堿
云母氧化鐵：耐堿，不耐酸，溶于熱的強酸中
碳黑：在酸、堿和有機溶劑中均不溶，耐酸、耐堿
石墨粉：在酸、堿和有機溶劑中均不可溶，耐酸、耐堿
鋅白：兩性化合物，溶于酸、堿金屬氫氧化物
碳酸鈣：溶于酸，不溶于堿、水和有機溶劑，加酸后有氣泡產生
白炭黑：不溶于水和普通酸，溶于苛性堿和HF
滑石粉：不溶于水、NaOH和乙醇，微溶于稀鹽酸、稀硫酸
2、聚酯類樹脂的選擇
鄰苯型不飽和聚酯樹脂常用于制作結構層，二甲苯型不飽和聚酯樹脂用于腐蝕介質中，環氧乙烯基酯樹脂能耐各種復雜介質和苛刻條件，這三種樹脂是工程應用中具有代表性的聚酯類材料。
9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂是采用鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、丙二醇、乙二醇等常用材料合成的，然后溶于交聯劑單體苯乙烯中。9709樹脂具有優良的力學性能和較高的延伸率，適用于擠拉、纏繞和手糊等玻璃鋼生產工藝，如制作擠拉成型帳篷桿、釣魚桿和其他玻璃鋼型材。該樹脂對非氧化性的稀酸、鹽及某些極性溶劑是穩定的，因此常用于結構層，該樹脂可適用于不太強的腐蝕介質和溫度要求的情況，如制作涼水塔、貯槽及各種設備和管道的增強外殼等。
X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂是以二甲苯甲醛樹脂為原料，與不飽和酸進行綜合反應，在經苯乙烯交聯生成的一種不飽和聚酯樹脂。它是防腐蝕工程中理想的材料，成本低，為環氧樹脂的60%，為乙烯基酯樹脂的70%。X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂是制作耐蝕樹脂地面的理想材料，滿足用戶之輕質、高強、無縫、低收縮要求。用于耐石塊材地面，磚板襯里的砌筑、勾（罐）縫砂漿、膠泥的可靠耐蝕粘接料。
MFE-2環氧乙烯基酯樹脂是以環氧化合物為母體，分子二端具有乙烯基團的有機酯類化合物，它是由不飽和一元羧酸與環氧化合物通過開環酯化反應而得，其在苯乙烯等交聯劑中的溶液則稱為環氧乙烯基酯樹脂。乙燃基酯樹脂是國際公認的高度耐腐蝕樹脂，它以其卓越的耐化學品性能贏得了“超級而腐蝕樹脂”的良好聲譽。目前這類樹脂已在化學工業、石油化工、氯堿工業、紡織化纖、電子工業、鋼鐵工業等數十年重要的工業領域得到越來越廣泛的應用。
3、測試標準
試驗方法：樹脂在室溫（16-25℃）條件下凝膠時間的測定，按照國標GB/T7193.6-1987規定的方法進行。需要指出的是，9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂和MFE-2環氧乙烯基酯樹脂室溫固化所用的固化引發劑為55%過氧化甲乙酮在鄰苯二甲酸二甲酯中的溶液，其活性氧含量為10～11%，固化促進劑為10%環烷酸鈷苯乙烯溶液（鈷含量0.8%）。在實際操作中，55%過氧化甲乙酮常常用量為2.5%。10%環烷酸鈷的常用量為2%。X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂室溫固化所用的固化引發劑為50%過氧化苯甲酰在鄰苯二甲酸二丁酯中的糊狀溶液，其活性氧含量為6～7%，固化促進劑為10%二甲基苯胺液。在實際操作中，50%過氧化苯甲酰常用量為樹脂質量的2.5%，10%二甲基苯胺液的常用量為2%。
4、實驗方法
以燒杯為容器，稱取50g樹脂，分別加入不同質量的顏填料（1g、2g、3g），準確至±0.2g，充分攪勻。再加入固化引發劑，小心攪勻，用移液管準確加入促進劑，當加入后一滴時，啟動秒表，攪勻試樣。直至出現拉絲狀態時，停止秒表，記下秒表所示的時間即為凝膠時間。試驗過程中，樹脂、引發劑和促進劑的質量是恒定的，隨著顏填料加入量的增加凝膠時間會有所變化。記錄凝膠時間。
四。結果討論
以前我們通常認為：碳黑和石墨粉對樹脂的凝膠是有阻聚作用的，實驗證明，碳黑和石墨粉對X42和9709樹脂促進其凝膠，對于MFE-2的凝膠時間影響很小。這值得我們在以后的試驗工作中繼續研究。
試驗發現，酞菁綠G對三種不飽和聚酯樹脂都起到促進其凝膠的作用，耐碳酸鈣、滑石粉、耐磨粉和云母氧化鐵對這三種樹脂的凝膠時間幾乎都無影響。
另外，同一種填料對不同的不飽和聚酯樹脂凝膠時間的影響是不同的。例如，鋅白（氧化鋅）對MFE-2有阻聚作用，對X42則促進其凝膠，對于9709的凝膠時間影響很小。
在選擇顏、填料時，應盡可能避免使用有強促進或強阻聚作用的填料，例如，對于MFE-2乙烯基酯樹脂而言，鋅白（氧化鋅）的阻聚作用很強，酞菁綠G的促進作用也很強，對于9709鄰苯型不飽和聚酯樹脂而方，白炭黑的阻聚作用較為明顯；對于X42二甲苯型不飽和聚酯樹脂而言，碳黑、石墨粉和酞菁藍B有促進作用，這些顏填料在選用時都要十分注意。
在實際的工程應用中，不飽和聚酯樹脂的凝膠時間是相當關鍵的一個工藝性能。樹脂凝膠時間太短，來不及用完就凝膠，樹脂大量被浪費；凝膠時間太長，會影響樹脂固化后的各項性能，并且妨礙下一步施工工序的進行。
