不饱和聚酯树脂(unsaturatedpolyesterresins)是指分子链上具有不饱和键(如双键)的聚酯高分子。不饱和二元酸(或酸酐)、饱和二元酸(或酸酐)与二元醇(或多元醇)在一定条件下进行缩聚反应形成不饱和聚酯,不饱和聚酯溶解于一定量的交联单体(如苯乙烯)中形成液体树脂即为不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂加入引发体系可反应形成立体网状结构的不溶不熔高分子材料,所以是一种典型的热固性树脂。不饱和聚酯树脂与其他众多热固性树脂相比有其独特的优点。不饱和聚酯树脂具有良好的加工特性,可以在室温(不低于15~20℃)、常压下固化成型,不释放出任何副产物。而且树脂的黏度比较适宜,可采用多种加工成型方法,如手糊成型、喷射成型、拉挤成型、注塑成型、缠绕成型等。不饱和聚酯树脂在工业上被称为接触成型或低压成型热固性树脂。
一、概述
(2)树脂新品种。在树脂品种方面,传统的通用树脂、胶衣树脂、耐化学树脂、阻燃树脂、板材树脂、浇注树脂、模压树脂等,仍为树脂的主要品种,但通过配方改进和树脂改性不断出现了新型的UP树脂。不饱和聚酯的技术开发动向主要是通过树脂改性和掺混等向着降低树脂收缩率、提高制品表面质量、提高与添加剂的相容性、增加对增强材料的浸润作用以及提高加工性能和力学性能等方向发展。
①低收缩性树脂。采用热塑性树脂来降低和缓和UPR的固化收缩,已在SMC制造中得到广泛应用。常用的低收缩剂有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和苯二甲酸二烯丙酯聚合物等。目前国外除采用聚苯乙烯及其共聚物外,还开发有聚己酸内酯(LPS 60)、改性聚氨酯和乙酸纤维素丁酯等。
②阻燃性树脂。常用的添加型阻燃剂有Al(OH)3、Sb203、磷酸酯和Mg(OH)2等。目前欧洲也采用加入酚醛树脂的方法,而美国还采用加X--甲基磷酸酯和磷酸三乙基酯,都收到了较好效果。
③耐腐蚀树脂。常用耐腐蚀性树脂有双酚A型不饱和聚酯、间苯二甲酸型树脂和松香改性不饱和聚酯等。日本宇部公司开发的8250乙烯基酯树脂,不但耐腐蚀性好,而且贮存期可达到14个月。国内开发的HET酸树脂、芳醇树脂及二甲苯树脂耐腐蚀性能优异,尤其在重防腐领域得到应用。
④强韧性树脂。目前国外主要采用加入饱和树脂的方法来提高韧性。如添加饱和聚酯、丁苯橡胶和端羧基丁腈橡胶等。美国阿莫科化学公司采用末端含羟基的不饱和聚酯与二异氰酸酯反应制成的树脂,其韧性可提高2~3倍。
⑤低挥发性树脂。各国的环境保护法规都严格限制了生产中,苯乙烯单体和挥发性有机化合物(VOC)的释放量,一般要求是车间周围空气中苯乙烯含量必须低于50×10-6,因此各公司都在努力开发既能满足法规要求,而对性能影响又小的新品种。低苯乙烯挥发性树脂是目前,国外正在开发的一个课题。其方法是:加入表膜形成剂来降低苯乙烯挥发;采用加入高沸点交联剂来代替苯乙烯。
⑥树脂的改性及掺混。美国阿莫科公司开发的一种混杂树脂是双组分液态树脂,A组分是甲苯二异氰酸酯,B组分是低分子量间苯二甲酸型UPR。该混杂树脂黏度低,便于泵送和高填充,固化极快,有高延伸率、高强度、高模量和优良的耐蚀性,苯乙烯逸出量低。该树脂易于加工,凡用于增强塑料的通用加工技术均可采用,适于制作大部件。弗里曼公司对这种树脂的配方做了改进,使之成为浇注型聚氨酯,其大特点是硬度高、固化期间暴露于空气表面不发黏、光泽度高、凝胶时间不到2min、脱模时间不到10min。采用共混技术使UPR和氨基甲酸酯共混,这种材料可以极少用或者完全不用增强剂,具有高强度和高柔韧性,苯乙烯含量低,能用像树脂传递模塑(RTM)这样低压的过程快速加工大型零件。
⑦节约资源的产品开发。例如:利用环戊二烯制低成本树脂,利用回收涤纶废料合成树脂等。
⑧降解不饱和树脂。出于环境保护的需求,国内外也在不饱和树脂的降解方面开始做一些研究。主要是在分子链中引入聚乙二醇、乳酸、聚己内酯、N-乙烯基吡咯烷酮等可生物降解结构。
另外,光固化及辐射固化UPR树脂,国外也开发了很多品种。
(3)新设备新工艺
①树脂合成设备不断更新,保证了高效率、高质量的自动化工艺的要求。它们适应不同树脂工艺的要求,设计具有不同加热系统、分馏柱、各种固体原料均采用加热熔融后贮存、输送、回流。
②在树脂的加工成型方面,从手糊、喷涂成型发展到袋压、注塑、模压、缠绕、离心、连续制板、拉挤等多种成型方法,成型工艺设备有15种以上,其机械化、自动化水平逐步提高,产品质量稳定、成本降低,实现了高效率生产。尤其是片状模塑料(SMC)与团状模塑料(BMC)技术日益成熟,可以机械化大量生产汽车外壳部件以及其他工业及日常用品部件。