不饱和聚酯所用的主要原料――交联单体

交联单体

1 苯乙烯
  化学式   ,分子量104.15。无色透明液体。相对密度0.9。25℃下蒸气压880Pa。
  苯乙烯可按各种比例溶于醇、醚,极微量溶于水。单体苯乙烯在光、热或催化剂作用下容易聚合成聚苯乙烯,它与不饱和聚酯共聚后,其共聚物可反映出聚苯乙烯的某些电绝缘性、耐水、耐化学等优良性能。
  苯乙烯上乙烯基中的双键可用于聚酯树脂的交联。由于其反应快、性能好(如颜色浅、刚性好、耐久等),价格低,故是应用广的交联单体。在树脂中苯乙烯含量一般为25%~35%(质量分数),可使树脂呈琥珀色或无色。但用苯乙烯交联的树脂其折射率偏高(  ),高于玻璃纤维,故不宜作透明材料。
  苯乙烯的生产方法主要是采用乙苯直接脱氢法。该法有3个步骤。
  ①苯与乙烯以ALCl3为催化剂,在88℃及0.67MPa(表压)下进行烃化反应,生成乙基苯,同时生成二乙苯及多乙苯等副产物。如此产生的混合液称烃化液。每千克ALCl3可催化产生75~100kg乙基苯[80%(质量分数)的ALCl3可回收再用]。苯的沸点波动在1℃左右时,对终产品质量影响不大。苯中含有少量硫或其他不饱和物质也不必去掉。
  ②乙基苯在蒸气中催化脱氢,产生粗苯乙烯。催化剂可用铜-铬或氧化铬-氧化铝的络合物。乙基苯烃化液在进人脱氢工序之前如能洗涤并蒸馏达99%(质量分数)纯度时,可得较高纯度的苯乙烯。
  ③粗苯乙烯的纯化。纯化工艺要求去除乙基苯,使苯结晶并除去结晶体,或使苯聚合再从乙基苯中分离出来。然后在350~500℃下解聚。回收的乙基苯可再回到脱氢设备中去。苯乙烯液再通过蒸馏去除焦油、甲苯等烃类。蒸馏时常以硫黄为阻聚剂,也可用叔丁基邻苯二酚等加入苯乙烯以防止苯乙烯在贮存时发生均聚而变成聚苯乙烯。
  苯乙烯还可以由其他方法制取。如由丁二烯二聚物转化;对烷基化苯的馏分进行糠醛抽提,再对抽取物脱氢;对初级环烃石油产品进行“相对均匀裂化”;溶剂粗汽油的脱氢;烷烃在焦炭中裂化等。也可由其他化合物反应而制取。
  苯乙烯在贮存中会聚合。在空气中或阳光下,开始缓慢聚合,但很快就会被空气中自动形成的过氧化物加速聚合,故必须加阻聚剂。阻聚剂的品种很多,如硫黄、对苯二酚、连苯三酚、单硝基苯、二硝基苯、三硝基苯、苦酰胺、对氨基苯酚化合物、三苯基化合物、某些酚的硫化物、羟基胺的氢氯化物、六胺、苏木精及苯乙炔等。
  要除去阻聚剂,通常用蒸馏法,或加人炭黑以吸收阻聚剂,或用胺回流。
2 其他苯的乙烯基衍生物
  其他用作聚酯交联单体的苯的乙烯基衍生物主要有乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、2,5-二氯苯乙烯等。
  乙烯基甲苯:
  化学式   ,分子量118.18。液体。沸点172℃。25℃下蒸气压266.664Pa。
  固化速度稍慢,不如苯乙烯易交联。用于树脂后使黏度稍有增高,体积收缩率降低。由于沸点高,故减少120℃以上固化时的起泡性。由于蒸气压低,故挥发减少。但价格稍贵。
  α-甲基苯乙烯:
  化学式   ,分子量118.18。
  可使树脂减少收缩,增加曲挠性。
  2,5-二氯苯乙烯可使产品增加阻燃性。
  以上实际使用很少。
3 邻苯二甲酸二烯丙酯
  化学式  ,分子量246.5。液体。沸点150℃。
  邻苯二甲酸二烯丙酯常简称DAP,用DAP制得的树脂称DAP树脂。它自身可聚合成均聚物,并可抑制在各反应阶段,产生可溶性低分子聚合物。这种低分子聚合物可与不饱和聚酯进行交联,也可以自身聚合固化。在作聚酯交联剂使用时,不易发生交联反应,固化速度慢,产品柔性大。特别是可以使聚酯的交联固化反应停留在凝胶阶段,因而有其特殊用途。由于蒸气压低,故在湿铺层工艺中,不易挥发。
  制法是用1:2(摩尔比)邻苯二甲酸酐与烯丙醇进行酯化反应。
4 甲基丙烯酸甲酯
  化学式   ,分子量101.12。无色透明液体。沸点100.3℃。
  甲基丙烯酸甲酯有时与苯乙烯联用,做透明板材。它对多种树脂的溶解性比苯乙烯更好,在同样质量下黏度较低。
  甲基丙烯酸甲酯作交联剂时,可使未反应的交联剂和聚酯很快反应,而且黏度低。缺点是沸点低,价格高。可将甲基丙烯酸甲酯和膦酸酯联用,使树脂的折射率与玻璃的折射率尽量接近,以制取半透明层合材料。
5 三聚氰酸三烯丙酯
  化学式 ,分子量249.27。固态。熔点27℃。
  在过氧化物引发剂和加热下易与不饱和聚酯共聚。使树脂溶液的黏度增高,要在40~60℃下使用,或加溶剂才能适应使用要求。价格高。
  用三聚氰酸三烯丙酯作交联剂可制得耐热树脂。使用温度为260℃时,可保留室温下的许多物理性能,而且可长期使用。这种具有3个烯丙基的化合物附加在杂苯环上,形成了极稳定的交联键,使树脂耐热、耐化学性都有显著提高。又由于它含有3个可聚合基团,故适合于和多种树脂进行交联。
  其制法为用氰尿酰氯和烯丙醇合成。