不饱和聚酯技术发展概况

  不饱和聚酯技术随着生产的发展日益成熟,至今已逐步形成了自己独特的一整套生产、应用理论与技术体系。
  (1)理论方面不饱和聚酯理论上的进展对于推动生产技术水平的提高起着以下几方面重要指导作用。
  ①对于不饱和聚酯合成过程中的缩聚反应机理的认识,对于合理地确定分阶段反应过程、取得分子链结构均匀的产品具有重要意义。在此基础上产生了间苯型、双酚A型、新戊二醇型等不同类型的树脂产品,品种繁多,性能得到改善。
  ②对于聚酯平均分子量与分子量分布的分析、推导与计算,提供了预测及控制聚酯缩聚产物分子量的方法。
  ③对于聚酯的凝胶与固化机理的认识是成功地确定各种玻璃钢成型工艺条件的基础。所有的机械化、半机械化以至手工成型方法,其工艺条件的确定都要满足特定树脂的凝胶与固化条件的要求。反过来,不同的成型方法也对树脂的凝胶与固化性能提出了特定的要求。
  ④对于片状模塑料(SMC)增稠机理的研究以及低收缩、低轮廓添加剂作用机理的研究成果克服了SMC生产中的技术难关,使聚酯模塑料进入了大规模、高效率、低成本生产产品的新阶段,进一步推进了团状模塑料(BMC)、厚片状模塑料(TMC)、高强度模塑料(HMC)、定向纤维模塑料(ZMC)、高强度片状模塑料(XMC)等模塑料品种的发展。
  ⑤对于复合材料结构理论的研究揭示了这种各向异性材料的特殊的力学性能,从而产生了复合材料的结构设计与计算理论,为实际生产和应用提供了重要的指导依据。
  ⑥对于玻璃纤维与树脂界面状态的研究对提高层合材料各种物理性能及化学性能具有重要意义。据此产生了各种偶联剂的使用技术,使复合材料性能显著提高。
  (2)树脂的合成工艺  目前不饱和聚酯树脂的合成工艺仍以二元酸与二元醇的熔融法缩聚反应为主,生产控制水平日益提高。可以将树脂的合成工艺归为邻苯型、问苯型、新戊二醇/邻苯或间苯型等,分别制订了标准反应程序,输入电子计算机实行自动控制,实现了从原料的液态贮存与输送到产品入库的高度自动化的生产,大大提高了各批量产品质量的稳定性,提高了生产效率。除了这种二元酸与二元醇熔融法间歇生产的传统工艺路线之外,环氧化物(主要是环氧丙烷)连续反应工艺路线也正在不断发展。
  (3)树脂的配方设计   树脂的配方设计日趋灵活并完善。用户对树脂的物理性能及化学性能的要求是设计树脂配方的依据,树脂的品种规格必须满足用户要求。目前在配方设计中已产生了较系统的设计原理,可以灵活地调节树脂的组分与添加剂以满足以下各种特定的要求。
  ①选用不同的二元酸、二元醇并调节其用量,以确定不同的分子链结构。
  ②选用不同的引发剂(催化剂),或联用两种引发剂以满足固化性能要求。
  ③促进剂与阻聚剂的平衡,以调节树脂不同的凝胶时间、固化时间与放热峰温度。
  ④加速剂即辅助促进剂兼凝胶稳定剂的使用,使树脂的固化工艺增加了灵活性与可靠性。
  ⑤各种特性添加剂(包括触变剂、抗氧剂、阻燃剂、光稳定剂、表面隔离剂、润湿剂、排气剂、防沫剂、表面活性剂等)的使用使树脂的品种更为丰富。
  (4)新品种树脂  特别重要的是阻燃树脂、SMC和BMC用树脂的进展对树脂应用的扩大起了很大作用。乙烯基酯树脂的发展呈现了一大类新的树脂系列,展示了良好的前景,其他如柔性树脂、发泡树脂、低挥发树脂以及聚酯水泥等品种正在开辟其应用市场。
  (5)设备   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。
  ①适应不同树脂工艺的要求,设计具有不同加热系统、惰性气体管系的反应锅(釜)。
  ②采用分层涡轮搅拌与稳定器,以达到高效率搅拌混合。
  ③分馏柱的高效率化以及热交换器的设置。
  ④自动称量配料,自动调节反应工艺参数。
  ⑤设计合理的添加剂输入及回流管线。
  ⑥采用自制惰性气体,以满足反应过程的要求。
  ⑦各种固体原料均采用加热熔融后贮存与输送,为此设立了相应的贮存、辕送、回流等装置。
  ⑧废气进行了净化处理。
  (6)树脂的加工成型  随着应用领域的扩大,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。
  (7)玻璃钢产品的规格品种   不饱和聚酯树脂玻璃钢产品的品种、规格日益浩繁,由此产生如何应用复合材料力学对产品进行设计和计算的实际要求,使产品设计方法逐渐多样与可靠。
  (8)增强材料与填料随着复合材料应用的推广,人们对增强材料和填料逐渐重视起来,研究改进纤维增强材料与填料的性能,使之满足均匀分散、合理分布以及与树脂牢固粘结等性能要求,促使了纤维状与颗粒状的增强材料与填料的表面处理技术的进展。
  (9)检测分析与质量控制  分析检验和质量控制方法日趋完善。对树脂原材料的检验建立了严格的制度,对树脂中间产物――醇酸树脂的检验也很严格,只有对缩聚反应产物和稀释罐中的交联稀释剂进行热稳定性试验以后才能进行混溶稀释,树脂稀释后在放料装桶前再经过严格检验才能过滤、装桶、入库或出厂。各种检验方法和仪器也日益齐全。
  为了对树脂的微观结构进行分析,采用了质子核磁共振仪,可以研究分子结构和固化机理。用凝胶渗透色谱法可以分析树脂的分子量分布。用热分解色谱法可以研究交联产物的结构。为探测复合材料内部可能存在的缺陷,采用了超声波扫描以及放射性指示剂等方法。
  (10)防老化  树脂固化后的防老化研究工作也取得了显著进展,对树脂老化机理有了进一步认识,指导了树脂合成及应用中应采取的防老化措施,并取得了成果。
  不饱和聚酯树脂作为一种新型的热固性树脂进人工业化生产至今只有60余年历史,虽然已经获得了系统的理论和科技成果,形成了自己独立的工业体系和技术体系,但这门行业还较年轻,许多方面还不够成熟,特别在理论上还存在许多课题有待进一步探讨和说明。展望未来,其发展前景是良好的。作为一种新型复合材料,不饱和聚酯树脂玻璃钢的生产必然会继续增长,应用领域也将进一步扩大,生产技术将进一步提高和完善。