不饱和聚酯树脂的固化原理
不饱和聚酯树脂的固化,是指树脂从粘稠的液态转变为固态的过程,这是用不饱和聚酯树脂制造玻璃钢必经的过程。由于它在固化前是一种具有一定粘度的流动物质,能够良好地浸渍玻璃纤维及其制品,并且能在控制时间内转变成坚硬的固体,特别是这种转变过程可在常温常压下完成,因此它在玻璃钢所用的合成树脂中占有重要地位。从表面上看,固化是从可流动的粘稠液体变成坚硬的固体,而实质上它已发生了化学变化,即由线型结构转变成了体型结构的过程。
不饱和聚酯树脂一般可通过引发剂(或光或其它引发方式)引发不饱和聚酯中的双键与可聚合的乙烯类单体,如苯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯等进行游离基(又称自由基)型共聚反应,使线型的聚酯分子链交联成具有三向网络结构的体型分子,可用下图表示。

上图形象地表明,相对分子质量不高的线型聚酯,通常与乙烯类单体共聚而交联成坚硬的三向网状结构的体型分子,此时共聚物的相对分子质量理论上趋于无穷大,可以作为具有力学性能的高分子材料使用。
一、固化原理
不饱和聚酯树脂的固化是游离基型共聚反应,因此具有链引发、链增长及链终止的游离基型聚合反应的特点。
(一)链引发
一般可用有机过氧化物或氧化―还原体系进行引发,例如过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮―――环烷酸钴等,也可采用紫外光引发。
游离基型聚合的活性中心是游离基,它可以通过引发剂%的热分解来获得:
I表示引发剂分子,则I分解为初级自由基R,所生成的初级自由基R能引发不饱和聚酯和交联剂的交联固化反应:
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M表示不饱和聚酯或交联剂单体分子,初级自由基R攻击单体分子M,生成了单体自由基RM,完成链引发过程。初基自由基R和单体分子结合后终存在于聚合物分子的末端,这点已为实验所证实。式(7.2)的反应较式(7.1)的反应容易,所以说,链引发的速度主要取决于引发剂的分解速度。
(二)链增长
单体分子经引发成单体自由基后,立即与其它分子反应,进行链锁聚合,形成一个长链自由基,即:

当乙烯类单体和不饱和聚酯中的双链引发后,就进行链增长反应,链增长反应为放热反应,而且链增长的反应速度极快,反应可在短时间内完成。
(三)链终止
聚合物的活性链增长到一定程度就失去了活性,停止增长,此时称为链的终止。链终止的方式有两种:
(1)偶合终止:两个自由基相互结合,生成一个大分子,其相对分子质量为两个活性键相对分子质量之和。

(2)歧化终止:两个自由基相互结合,伴有氢原子转移,生成两个聚合物分子。其中一个分子的末端是饱和的,另一个分子则在末端具有不饱和双键,分子链长没有变化。

综合以上情况,不饱和聚酯树脂的固化反应可用下列化学方程式表示:

固化后的不饱和树脂








































