乙烯基酯树脂――树脂的固化

树脂的固化

  乙烯基酯树脂的固化与不饱和聚酯树脂一样,是通过引发剂所产生的自由基激活树脂和交联剂中的双键,进行交联反应而发生的。产生自由基的方法常用引发剂和促进剂的化学分解以及引发剂的热分解两种方法。前者采用氢过氧化物、过氧化物以及各种金属或胺类促进剂;后者可用过氧化物、偶氮化物或重氮化合物。此外光及辐射引发也已获得发展。引发剂分解所产生的自由基一般都很不稳定,它含有未配对的电子,易于打开乙烯基酯的双键,将自己加上去,产生另一个带有未配对电子的端基,可以再与另一个乙烯基酯基团反应,于是使树脂经加成聚合反应而固化。反应过程中不产生副产物。
  引发剂的选用取决于树脂的要求以及固化温度。一般室温固化可用过氧化甲乙酮(MEKP)、过氧化环己酮(CHP)和钴促进剂。如用过氧化苯甲酰(BPO)则用N,N-二甲基苯胺促进剂。在乙烯基酯树脂的固化过程中,凡过氧化甲乙酮中二聚物含量高的都比含量低的活性更大。这种影响和聚酯树脂恰恰相反。在加热固化中,可用过氧化苯甲酰、过苯甲酸叔丁酯(TBPB)或异丙苯过氧化氢(CUHP)。
  由于乙烯基酯树脂的线型分子与反应性单体的交联,只要较少的交联点,即可形成三向的网状结构,故凝胶一般很快。经过诱导期后,只有很少或没有一个黏度的逐渐增加过程,即迅速凝胶。凝胶速度也取决于自由基的浓度。增加引发剂或促进剂的浓度或者升温,都可以缩短凝胶时间。
  乙烯基酯树脂也可通过离子、紫外线或其他高能放射而固化。离子放射是产生自由基的一种方法,只用几秒时间就可使树脂聚合完成并充分固化,因为发射的强度可以使自由基极快生长。电子发射具有高量子能,可使聚合所需的自由基直接由乙烯基树脂产生。紫外线发射的量子能相当低,需要用光引发剂引发。这种光引发剂和紫外线发生共振分解而产生自由基。以上各种辐射引发都具有极其稳定的存放特性,树脂的引发不需用通常的引发剂或促进剂。
  对引发与固化过程的工艺性能测定主要有放热峰温度、残余单体含量、存放时间、硬度及表面黏性减少程度的发展等。放热峰温度要足够高,使树脂能迅速固化;但又不能过高,否则树脂易开裂。特别是对于浇铸件以及大块、厚壁部件要掌握好放热峰温度,防止散热慢而造成热量聚集。
  苯乙烯或其他单体的残余量有害于树脂固化后产品的物理性能与耐化学性能。
  空气中的氧对乙烯基酯树脂的接触表面有阻聚作用,会使制品的耐候性与耐化学性能降低,故应注意采取措施隔离表面与空气的接触。
  乙烯基酯树脂即使在未加引发剂时,也含有产生自由基的活性种,会使树脂缓慢交联,终达到凝胶。如果温度上升,活性增大,这种缓慢的凝胶过程可以加速。为了防止这种缓慢凝腔,确保树脂有较长的贮存期,在树脂中一般加有阻聚剂。阻聚剂能和自由基反应,使之“中和”失去活性.从而阻止树脂的交联反应。因在未引发的树脂系统中,常温下产生自由基的速度很慢,故只需很少量的阻聚剂就可显著延长树脂的贮存期。但贮存温度必须控制,并要避免曝光。在树脂进行加工固化时,加入引发剂,产生的自由基先与阻聚剂互相消耗,待阻聚剂消耗完了时,继续产生的自由基即开始引发树脂交联固化。这一引发剂与阻聚剂互相消耗的阶段即固化工艺中的诱导期,也是加工操作中可用的有效时间。
  常用的阻聚剂主要是酚类化台物,如对苯二酚或对苯二酚的单甲基醚等,可用于合成中,防止发生交联,也可在合成完成时加入,以延长树脂的贮存期。阻聚剂的效率可用气体色谱法或液体色谱法,随其消耗情况进行测定,也可在控制的升温条件下观察,根据未引发树脂的凝胶发展情况来测定。