國外“不飽和樹脂”新品問世

時間:2009-06-24

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:不飽和聚酯樹脂(UPR,unsaturated polyester resins)具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能和耐化學(xué)腐蝕性能,加工工藝簡便,所以近年來國外發(fā)展較為迅速,是熱固性樹脂中發(fā)展較快的品種之一。

不飽和聚酯樹脂(UPR,unsaturated polyester resins)具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能和耐化學(xué)腐蝕性能,加工工藝簡便,所以近年來國外發(fā)展較為迅速,是熱固性樹脂中發(fā)展較快的品種之一。應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及運輸?shù)阮I(lǐng)域。
不飽和樹脂
不飽和聚酯樹脂主要分為增強和非增強兩大系列。增強制品主要有冷卻塔、船艇、化工防腐設(shè)備、車輛部件、門窗、活動房、衛(wèi)生設(shè)備、食品設(shè)備、娛樂設(shè)備及運動器材等。非增強制品主要有家具涂料、粘接劑、寶麗板、紐扣、仿象牙和仿玉工藝品、人造大理石、人造水晶、人造瑪瑙、人造花崗巖等。不飽和聚酯樹脂國外近年研究進展快速、新品層出不窮,比如:低收縮性樹脂、耐腐蝕樹脂、強韌性樹脂、低吸水型不飽和聚酯樹脂、透明性不飽和聚酯樹脂、低游離苯乙烯殘量的不飽和聚酯樹脂、PET型不飽和聚酯樹脂、低揮發(fā)性樹脂、膠衣樹脂、發(fā)泡不飽和聚酯樹脂、玻璃鋼漁船專用樹脂、耐熱性UPR樹脂和光固化UPR樹脂。 所謂低收縮性樹脂,采用熱塑性樹脂來降低和緩和UPR的固化收縮,已在SMC制造中得到廣泛應(yīng)用。常用的低收縮劑有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和苯二甲酸二烯丙酯聚合物等。目前國外除采用聚苯乙烯及其共聚物外,還開發(fā)了聚己酸內(nèi)酯(LPS-60)、改性聚氨酯和醋酸纖維素丁酯等。日本油脂(株)化成品研究所研究了UP樹脂的新型低收縮添加劑(LPAS),這種新型含有彈性鏈段和可以與UP樹脂相容的鏈段,用于UP樹脂SMC/BMC的成型工藝中,使得制品表面光澤、收縮率低,且著色性能好。美國俄亥俄州立大學(xué)從膨脹學(xué)、形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué),研究了含有改性的熱塑性LPAS添加劑可低溫固化UP/ST/LPAS體系,并在低溫固化體系中引入Co-促進劑DVB,和第二單體三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPT-MA),使得樹脂在固化過程中的收縮得到更好的控制。加拿大以熱塑性PVAC為低收縮劑LPAS加入到UP樹脂中,同樣很好地解決了收縮問題。日本昭和高聚物公司通過添加低收縮劑固體,可使不飽和聚酯組成物的粘接強度達(dá)2.45MPa,線性收縮系數(shù)降至0.32%。日本孟山都工業(yè)化學(xué)公司使用聚醋酸乙烯(Denka ASRM4)作為低收縮添加劑,研制出收縮率僅為0.096%的模塑料。 耐腐蝕樹脂有雙酚A型不飽和聚酯、問苯二甲酸型樹脂和松香改性不飽和聚酯等。日本宇部公司開發(fā)的8250乙烯酯樹脂,不但耐腐蝕性好,而且貯存期可達(dá)到14個月。日本利用問苯型、雙酚A型或乙烯基酯型不飽和聚酯樹脂分別制成耐25%NaCl水溶液的玻璃纖維復(fù)合材料。強韌性樹脂日益受到重視,目前國外主要采用加入飽和樹脂的方法來提高韌性。如添加飽和聚酯、丁苯橡膠和端羧基丁腈橡膠等。美國阿莫科化學(xué)公司采用末端含羥基的不飽和聚酯與二異氰酸酯反應(yīng)制成的樹脂,其韌性可提高2~3倍,商品牌號為Xycon。日本昭和高分子公司開發(fā)的SD樹脂韌性好,可廣泛用于制造人造大理石。巴西將柔性聚硅氧烷鏈段(APTS)通過接枝共聚,對含甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的不飽和聚酯樹脂進行改性,得到?jīng)_擊強度高的樹脂和玻璃纖維增強樹脂。波蘭大學(xué)發(fā)現(xiàn)隨TDI含量增加,TDI改性的不飽和聚酯樹脂的黏度提高,當(dāng)TDI質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3%時,樹脂具有良好的觸變性。樹脂中加入4,4-二馬來酰亞胺基二苯甲烷(BM)進行改性時,改性后的樹脂的壓縮強度提高到159MPa,玻璃化溫度為184℃、分解溫度提高到280℃,同時固化速度也相應(yīng)加快。 關(guān)于低吸水型不飽和聚酯樹脂,德國制成IR輻射固化的不飽和聚酯樹脂,其在IR輻射固化時復(fù)合材料的固化停留時間短,產(chǎn)品吸水率降低。透明性不飽和聚酯樹脂,則由日本花王公司研制出拉伸強度為44.1MPa,透射率為48%,且具有良好耐熱性的雙酚A型透明性不飽和聚酯樹脂人造大理石。而低游離苯乙烯殘量的不飽和聚酯樹脂,已由日本NOF聯(lián)合公司研制出具有良好防黃變型不飽和聚酯樹脂,其可用作FRP、SMC、BMC樹脂,130℃固化后殘留苯乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.03%。PET型不飽和聚酯樹脂成果較多,美國和埃及用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)的廢料醇解物合成了不飽和聚酯樹脂,通過調(diào)節(jié)反應(yīng)可以得到固化溫度為74~90℃,固化時間僅為幾分鐘至20多分鐘之間可以任意選擇的不飽和聚酯樹脂。韓國合成了一系列由各種醇解物得到的不飽和聚酯樹脂,而且通過各種醇組成物來控制PET的醇解程度,控制PET型不飽和聚酯樹脂的凝膠時間和脆性,成功地用于SMC和BMC。發(fā)泡不飽和聚酯樹脂也躍入眼簾,不飽和聚酯樹脂作為基體的泡沫塑料,韌性、強度比發(fā)泡PS好,加工比泡沫PVC容易,添加阻燃劑等也可使其阻燃和耐老化,成本比泡沫聚氨酯塑料低。發(fā)泡不飽和聚酯樹脂的發(fā)泡主要采用化學(xué)發(fā)泡劑。使用物理發(fā)泡劑的文獻不多。物理發(fā)泡劑主要是氟利昂但污染環(huán)境。化學(xué)發(fā)泡劑主要有:異氰酸酯類、偶氮類、磺酰肼類、碳酸酯酐類。 低揮發(fā)性樹脂與膠衣樹脂品種較多。低揮發(fā)性樹脂是目前國外正在開發(fā)的課題,一般要求是車間周圍空氣中苯乙烯含量必須低于50ug/g。其方法是:加入表膜形成劑來降低苯乙烯揮發(fā);采用加入高沸點交聯(lián)劑來代替苯乙烯;采用以環(huán)戊二烯及其衍生物與uPR相結(jié)合,使低分子質(zhì)量化,從而達(dá)到降低使用苯乙烯的目的。國外BYKChemie公司開發(fā)一種新型助劑LPX-5500,可使苯乙烯揮發(fā)量減少70~90%。膠衣樹脂是制作玻璃鋼制品膠衣層的專用樹脂。苯乙烯仍是當(dāng)前UP樹脂選用的最合適的單體。但是苯乙烯在室溫下的蒸汽壓較高,容易揮發(fā),尤其是在采用手糊或噴射成型工藝制作玻璃鋼制品的膠衣層,和背襯增強層的過程中更易揮發(fā)。當(dāng)其蒸氣濃度超過一定數(shù)量(>50ug/g)時會刺激人的眼鼻黏膜引起頭昏、惡心等癥狀。因此研制開發(fā)低苯乙烯散發(fā)性膠衣樹脂,顯得非常必要并且具有十分重要的現(xiàn)實意義。美國Sartomer技術(shù)公司研制了低VOC的含馬來酸酐單體的UPR組成物,并應(yīng)用于凝膠涂料、粘合劑、層壓樹脂或模塑樹脂。美國及德國研制了無(苯乙烯)單體的不飽和聚酯樹脂及其組成物,其可分別用于開口澆鑄,凝膠涂料和電子工業(yè)之中。 玻璃鋼漁船專用樹脂研發(fā)更有進展。玻璃鋼材料首先被美國空軍用于制造飛機的構(gòu)件。二戰(zhàn)后1946年美海軍用玻璃鋼建造8.2m小艇,并在1950~1951年傳人日本、歐洲等世界各地,隨后便開始了這類復(fù)合材料(船舶工業(yè)在內(nèi)的民用及軍用領(lǐng)域)的開發(fā)和利用。目前世界上擁有小型玻璃鋼船已達(dá)50多種、200多萬只,一般30m以下的漁船基本上都是玻璃鋼制品。特別是日本玻璃鋼漁船的設(shè)計能力很強,采用大型計算機計算和繪圖,可以根據(jù)用戶的需要設(shè)計。一般15m左右長的漁船柴油機的動力都在74kW左右。各國玻璃鋼漁船殼體的生產(chǎn)工藝大體都是采用手糊和噴射成型工藝。船殼體用的增強材料主要是氈、毯、噴射紗等。船用樹脂很多,根據(jù)不同的部位使用不同樹脂,如抗?jié)B漏樹脂、耐磨樹脂、阻燃樹脂和耐候性樹脂等。耐熱性UPR樹脂和光固化UPR樹脂也逐步走熱,耐熱性UPR樹脂和光固化UPR樹脂,國外也開發(fā)了不少品種,有過很多報導(dǎo)。俄國在不飽和聚酯樹脂中添加各種無機填料,10~15min干燥時間,固化后可制成耐熱超過175℃的膩子。日本日立化成工業(yè)公司還制成了耐熱型不飽和聚酯組成物,改性組成物與玻璃粗紗制成的增強模塑料,180℃/2h不斷。縮水甘油醚-胺加成物用作PU固化促進劑也有研究報導(dǎo)。 含水不飽和聚酯樹脂WCUP正在興起。含水不飽和聚酯樹脂WCUP是上世紀(jì)50年代問世的以水做填料的新型樹脂。該種樹脂除了具有顯著的低成本特點外,還有諸多優(yōu)異的性能,如固化時放熱量小、體積收縮小、阻燃和易加工成型等。其可用于人造木材、裝飾材料、泡沫制品、多孔材料、建筑材料、聚酯混凝土、浸潤劑和涂料等。1967年Horie等人第1次報道用氫氧化鈉等堿性物質(zhì),制備穩(wěn)定的含水不飽和聚酯樹脂乳液,該方法被稱之為聚酯成鹽法。近年來用動態(tài)學(xué)法研究多相/多組分聚合物體系在國際上引起極大的關(guān)注,Nguven-Thue等研究了動態(tài)流變行為與形態(tài)結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系,其后這類研究已成為多項聚合體體系流變學(xué)研究的熱點。Kicko-walczak,Ewa綜述了滿足歐盟要求的不飽和聚酯樹脂的最新進展。與國際業(yè)界相比,我國不飽和聚酯樹脂業(yè)在近10多年來雖然發(fā)展較快,但與國外相比差距仍然較大,生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量低,品種型號只有500個左右,原材料短缺,一些新原料質(zhì)量達(dá)不到要求,新品種技術(shù)開發(fā)投入不夠,科研院所與生產(chǎn)應(yīng)用單位協(xié)作有待進一步加強。特別是眾多小廠、檢測手段差,產(chǎn)品質(zhì)量很難得到保證,目前這種低品位競爭給我國玻璃鋼產(chǎn)品市場帶來很多隱患,應(yīng)該引起有關(guān)方面足夠重視。
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