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原子灰用不饱和聚酯树脂的性能改进概述
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化学推进剂与高分子材料
ChemicalPropellantsamp;PolymericMaterials2005年第3卷第6期
原子灰用不饱和聚酯树脂的性能改进概述
张炳烛,吴命君
(河北科技大学化学与制药_丁程学院,河北石家庄)
摘要:阐述原子灰的组成,树脂结构及固化机理,从不饱和聚酯树脂的角度,对如何改进原子灰各
项性能进行了概述.
关键词:原子灰;不饱和聚酯树脂;改性
中图分类号:TQ323.42文献标识码:A文章编号:1672—2191(2005)06-0014-04
原子灰,即通常所说的不饱和聚酯腻子,是
一
种由树脂,体质颜料或填料,助剂等组成的膏状
物质….广泛应用于汽车与机车的制造,修理业,
机械制造业(如机床,机械设备),钢制,木制家
具业,各种金属,非金属材料的嵌缝,砂眼的填
补及建筑装修行业等方面.
最早的腻子是由天然干性油和颜填料调合而成
的油性腻子,如桐油腻子等.缺点是不能厚涂,干
燥慢;后来是溶剂型腻子,如醇酸树脂腻子,过
氯乙烯腻子,环氧树脂腻子,酚醛树脂腻子等,缺
点是腻子中含有大量的挥发性溶剂,施工时全部挥
发,造成严重的环境污染,而且溶剂挥发后腻子涂
层易塌陷,腻子表干快而实干慢;水性腻子的开
发成功,解决了溶剂型腻子的不能厚涂,干燥慢的
缺点,而且成本低,施I:方便,不污染环境,已
广泛应用于汽车烤漆工艺[2],不足之处是常温自干
时耐水性欠佳;为了克服以上种种缺陷,人们转
向研究不饱和聚酯腻子即原子灰,并取得了良好效
果.原子灰因具有技术含量高,比传统单组分腻子
快速固化,易打磨,排放有机溶剂少,黏附力强,
不开裂等独特优势,成为目前国内外研究十分活
跃,发展极快,较为理想的填补材料.
原子灰由主剂和同化剂2部分组成,主剂由不
饱和聚酯树脂,颜填料,促进剂(如环烷酸钴,二
甲基苯胺)及触变剂(如气相二氧化硅,有机膨润土)
等组成,同化剂由有机过氧化物(如过氧化环己
酮,过氧化甲乙酮等),增塑剂,颜料或填料组
成.性能优良的原子灰应具有良好的气干.陛,优异
的打磨性,牢固的附着力及柔韧性,耐冲击性,刮
涂性,耐热性,储存稳定性等多项性能,而以上
这些性能主要取决于其采用的不饱和聚酯树脂.因
此,对不饱和聚酯树脂的性能进行改进成为国内外
比较活跃的一个研究领域.
1树脂结构及固化机理
不饱和聚酯树脂一般是指不饱和聚酯在液体乙
烯类单体中的溶液;不饱和聚酯一般是指不饱和二
元酸混以部分饱和二元酸组成的混合酸与二元醇经
缩聚反应制成的线型聚合物.典型的不饱和聚酯具
有下述结构:
0000
『JIIIIIl
H(-OG—O—c—P—OffOG—O—c—CH=CH—cpH
式中:G和P分别代表二元醇及饱和二元酸中的
2价烷基或芳香烃基,x和y表示聚合度.
不饱和聚酯树脂固化机理是线型聚酯分子与乙
烯基单体(如苯乙烯,醋酸乙烯,甲基丙烯酸甲酯
等)的自由基共聚反应,以顺酐型聚酯与苯乙烯交
联聚合为例:先由引发剂(俗称固化剂)在促进剂作
用下通过氧化还原反应产生初级自由基,再引发单
体产生苯乙烯自由基[:
I——+2R?
R叶Hzcc一R-CH2-c.-0(RI.)
此自由基与顺丁烯二酸酯的双键作用,产生自
由基,再与苯乙烯反应:
OO
RI.+H(-O—R’-O一一cH:CH一0H——
00
IIIl
H(O—R’-O—c—H—H—c0H(R1.)
R1
但在空气中氧的存在下,这些自由基能与氧
反应:
RI.+02一R1O0.
R,?+0,一R,00?
收稿日期:2005.08.02
作者简介:张炳烛(1964一),男,河北南宫人,教授,硕士生导师,主要从事功能高分子材料方面研究.
张炳烛等?原子灰用不饱和聚酯树脂的性能改进概述
这2个反应的速度很快,比自由基与单体的反
应速度快一百万倍,产生的新自由基半衰期长,惰
性大,不能引发共聚合反应.在聚酯.苯乙烯的表
面,停留在这一阶段,减少了交联作用,抑制了
聚合物相对分子质量的增长,这就是由于氧的阻聚
作用造成聚酯原子灰气干性差的原因.
要制成性能优良的原子灰用树脂,它的气干性
是所有性能中最基本的问题.
2改性研究
2.1气干性研究
2.1.1物理方法
2.1.1.1物理遮盖
应用较普遍的是用涤纶薄膜,玻璃或其他适当
的纸张覆盖在涂膜表面,从而隔绝空气,缺点是操
作不便,施工麻烦.
2.1.1.2加蜡隔绝空气
在树脂中加入少量高熔点的石蜡.在固化过程
中,蜡浮在涂膜的表面,形成一层薄膜的蜡膜与空
气隔绝,从而获得干燥的表面,同时,还减少了
苯乙烯的挥发,缺点是由于蜡的加入表面不光亮,
给打磨施工带来麻烦.
2.1.2化学方法
2.1.2.1在聚酯分子中引入气干性基团
在线型聚酯的分子链上导入一个”气干性”
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