常用颜填料对聚酯类材料的影响
一、前言
不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂由于其有优良的机械性能、电学性能、耐化学腐蚀性能，因此其制品已遍及各个领域，如化学工业、建筑工程、日用产品和工艺品等，近年来，不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂的生产、加工和应用发展极为迅速。
在许多情况下，为了改善树脂制品的力学性能、加工性能、装饰效果及降低成本，都要在树脂中添加填料和颜料。在树脂中加入填料的目的主要是改进性能、减少成本、降低固化收缩率、减少裂纹。例如，模压制品工艺，加入填料后，改进了材料的密实度，提高了表面光洁度，力学性能也获得提高；手糊玻璃钢工艺，加入填料后，可以降低树脂的体积收缩率和应用集中，阻燃性、耐热性、耐候性、机械强度等都能提高；对于团状模塑料（BMC）和片状膜塑料工艺（SMC），填料的加入是绝对不可少的，否则无法满足生产和制作上的要求。
二、实验目的
本文就一些工程中常用填料及颜料的用法和对不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂材料的影响进行研究，以求对工程应用进行指导。
三、试验过程
1、颜、填料的选择。在不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂材料中，对填料的要求如下：
（1）对树脂材料固化速度无影响；
（2）相对密度低；
（3）有确定的化学成分；
（4）产生气孔率低；
（5）吸油率低；
（6）价格合理。
下面列出了工程中常用颜、填料的品种和主要性能。
耐晒黄G：微溶于乙醇、丙酮和苯，耐硫化氢和稀NaOH，遇深硫酸为金黄色，稀释后呈黄色沉淀，遇浓硝酸不变色，遇浓盐酸为红色溶液。
酞菁蓝B：不溶于水、乙醇和烃，溶于98%硫酸，为橄榄色溶液，稀释后呈蓝色沉淀
酞菁绿G：不溶于水和溶剂，耐酸、耐碱，在浓硫酸中为橄榄绿色，稀释后呈绿色沉淀
大红粉3132：耐酸、耐碱
氧化铁红：溶于热的强酸，耐UV，耐碱
云母氧化铁：耐碱，不耐酸，溶于热的强酸中
碳黑：在酸、碱和有机溶剂中均不溶，耐酸、耐碱
石墨粉：在酸、碱和有机溶剂中均不可溶，耐酸、耐碱
锌白：两性化合物，溶于酸、碱金属氢氧化物
碳酸钙：溶于酸，不溶于碱、水和有机溶剂，加酸后有气泡产生
白炭黑：不溶于水和普通酸，溶于苛性碱和HF
滑石粉：不溶于水、NaOH和乙醇，微溶于稀盐酸、稀硫酸
2、聚酯类树脂的选择
邻苯型不饱和聚酯树脂常用于制作结构层，二甲苯型不饱和聚酯树脂用于腐蚀介质中，环氧乙烯基酯树脂能耐各种复杂介质和苛刻条件，这三种树脂是工程应用中具有代表性的聚酯类材料。
9709邻苯型不饱和聚酯树脂是采用邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇、乙二醇等常用材料合成的，然后溶于交联剂单体苯乙烯中。9709树脂具有优良的力学性能和较高的延伸率，适用于挤拉、缠绕和手糊等玻璃钢生产工艺，如制作挤拉成型帐篷杆、钓鱼杆和其他玻璃钢型材。该树脂对非氧化性的稀酸、盐及某些极性溶剂是稳定的，因此常用于结构层，该树脂可适用于不太强的腐蚀介质和温度要求的情况，如制作凉水塔、贮槽及各种设备和管道的增强外壳等。
X42二甲苯型不饱和聚酯树脂是以二甲苯甲醛树脂为原料，与不饱和酸进行综合反应，在经苯乙烯交联生成的一种不饱和聚酯树脂。它是防腐蚀工程中理想的材料，成本低，为环氧树脂的60%，为乙烯基酯树脂的70%。X42二甲苯型不饱和聚酯树脂是制作耐蚀树脂地面的理想材料，满足用户之轻质、高强、无缝、低收缩要求。用于耐石块材地面，砖板衬里的砌筑、勾（罐）缝砂浆、胶泥的可靠耐蚀粘接料。
MFE-2环氧乙烯基酯树脂是以环氧化合物为母体，分子二端具有乙烯基团的有机酯类化合物，它是由不饱和一元羧酸与环氧化合物通过开环酯化反应而得，其在苯乙烯等交联剂中的溶液则称为环氧乙烯基酯树脂。乙燃基酯树脂是国际公认的高度耐腐蚀树脂，它以其卓越的耐化学品性能赢得了“超级而腐蚀树脂”的良好声誉。目前这类树脂已在化学工业、石油化工、氯碱工业、纺织化纤、电子工业、钢铁工业等数十年重要的工业领域得到越来越广泛的应用。
3、测试标准
试验方法：树脂在室温（16-25℃）条件下凝胶时间的测定，按照国标GB/T7193.6-1987规定的方法进行。需要指出的是，9709邻苯型不饱和聚酯树脂和MFE-2环氧乙烯基酯树脂室温固化所用的固化引发剂为55%过氧化甲乙酮在邻苯二甲酸二甲酯中的溶液，其活性氧含量为10～11%，固化促进剂为10%环烷酸钴苯乙烯溶液（钴含量0.8%）。在实际操作中，55%过氧化甲乙酮常常用量为2.5%。10%环烷酸钴的常用量为2%。X42二甲苯型不饱和聚酯树脂室温固化所用的固化引发剂为50%过氧化苯甲酰在邻苯二甲酸二丁酯中的糊状溶液，其活性氧含量为6～7%，固化促进剂为10%二甲基苯胺液。在实际操作中，50%过氧化苯甲酰常用量为树脂质量的2.5%，10%二甲基苯胺液的常用量为2%。
4、实验方法
以烧杯为容器，称取50g树脂，分别加入不同质量的颜填料（1g、2g、3g），准确至±0.2g，充分搅匀。再加入固化引发剂，小心搅匀，用移液管准确加入促进剂，当加入后一滴时，启动秒表，搅匀试样。直至出现拉丝状态时，停止秒表，记下秒表所示的时间即为凝胶时间。试验过程中，树脂、引发剂和促进剂的质量是恒定的，随着颜填料加入量的增加凝胶时间会有所变化。记录凝胶时间。
四。结果讨论
以前我们通常认为：碳黑和石墨粉对树脂的凝胶是有阻聚作用的，实验证明，碳黑和石墨粉对X42和9709树脂促进其凝胶，对于MFE-2的凝胶时间影响很小。这值得我们在以后的试验工作中继续研究。
试验发现，酞菁绿G对三种不饱和聚酯树脂都起到促进其凝胶的作用，耐碳酸钙、滑石粉、耐磨粉和云母氧化铁对这三种树脂的凝胶时间几乎都无影响。
另外，同一种填料对不同的不饱和聚酯树脂凝胶时间的影响是不同的。例如，锌白（氧化锌）对MFE-2有阻聚作用，对X42则促进其凝胶，对于9709的凝胶时间影响很小。
在选择颜、填料时，应尽可能避免使用有强促进或强阻聚作用的填料，例如，对于MFE-2乙烯基酯树脂而言，锌白（氧化锌）的阻聚作用很强，酞菁绿G的促进作用也很强，对于9709邻苯型不饱和聚酯树脂而方，白炭黑的阻聚作用较为明显；对于X42二甲苯型不饱和聚酯树脂而言，碳黑、石墨粉和酞菁蓝B有促进作用，这些颜填料在选用时都要十分注意。
在实际的工程应用中，不饱和聚酯树脂的凝胶时间是相当关键的一个工艺性能。树脂凝胶时间太短，来不及用完就凝胶，树脂大量被浪费；凝胶时间太长，会影响树脂固化后的各项性能，并且妨碍下一步施工工序的进行。
不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂由于其有优良的机械性能、电学性能、耐化学腐蚀性能，因此其制品已遍及各个领域，如化学工业、建筑工程、日用产品和工艺品等，近年来，不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂的生产、加工和应用发展极为迅速。
在许多情况下，为了改善树脂制品的力学性能、加工性能、装饰效果及降低成本，都要在树脂中添加填料和颜料。在树脂中加入填料的目的主要是改进性能、减少成本、降低固化收缩率、减少裂纹。例如，模压制品工艺，加入填料后，改进了材料的密实度，提高了表面光洁度，力学性能也获得提高；手糊玻璃钢工艺，加入填料后，可以降低树脂的体积收缩率和应用集中，阻燃性、耐热性、耐候性、机械强度等都能提高；对于团状模塑料（BMC）和片状膜塑料工艺（SMC），填料的加入是绝对不可少的，否则无法满足生产和制作上的要求。
二、实验目的
本文就一些工程中常用填料及颜料的用法和对不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂材料的影响进行研究，以求对工程应用进行指导。
三、试验过程
1、颜、填料的选择。在不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂材料中，对填料的要求如下：
（1）对树脂材料固化速度无影响；
（2）相对密度低；
（3）有确定的化学成分；
（4）产生气孔率低；
（5）吸油率低；
（6）价格合理。
下面列出了工程中常用颜、填料的品种和主要性能。
耐晒黄G：微溶于乙醇、丙酮和苯，耐硫化氢和稀NaOH，遇深硫酸为金黄色，稀释后呈黄色沉淀，遇浓硝酸不变色，遇浓盐酸为红色溶液。
酞菁蓝B：不溶于水、乙醇和烃，溶于98%硫酸，为橄榄色溶液，稀释后呈蓝色沉淀
酞菁绿G：不溶于水和溶剂，耐酸、耐碱，在浓硫酸中为橄榄绿色，稀释后呈绿色沉淀
大红粉3132：耐酸、耐碱
氧化铁红：溶于热的强酸，耐UV，耐碱
云母氧化铁：耐碱，不耐酸，溶于热的强酸中
碳黑：在酸、碱和有机溶剂中均不溶，耐酸、耐碱
石墨粉：在酸、碱和有机溶剂中均不可溶，耐酸、耐碱
锌白：两性化合物，溶于酸、碱金属氢氧化物
碳酸钙：溶于酸，不溶于碱、水和有机溶剂，加酸后有气泡产生
白炭黑：不溶于水和普通酸，溶于苛性碱和HF
滑石粉：不溶于水、NaOH和乙醇，微溶于稀盐酸、稀硫酸
2、聚酯类树脂的选择
邻苯型不饱和聚酯树脂常用于制作结构层，二甲苯型不饱和聚酯树脂用于腐蚀介质中，环氧乙烯基酯树脂能耐各种复杂介质和苛刻条件，这三种树脂是工程应用中具有代表性的聚酯类材料。
9709邻苯型不饱和聚酯树脂是采用邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇、乙二醇等常用材料合成的，然后溶于交联剂单体苯乙烯中。9709树脂具有优良的力学性能和较高的延伸率，适用于挤拉、缠绕和手糊等玻璃钢生产工艺，如制作挤拉成型帐篷杆、钓鱼杆和其他玻璃钢型材。该树脂对非氧化性的稀酸、盐及某些极性溶剂是稳定的，因此常用于结构层，该树脂可适用于不太强的腐蚀介质和温度要求的情况，如制作凉水塔、贮槽及各种设备和管道的增强外壳等。
X42二甲苯型不饱和聚酯树脂是以二甲苯甲醛树脂为原料，与不饱和酸进行综合反应，在经苯乙烯交联生成的一种不饱和聚酯树脂。它是防腐蚀工程中理想的材料，成本低，为环氧树脂的60%，为乙烯基酯树脂的70%。X42二甲苯型不饱和聚酯树脂是制作耐蚀树脂地面的理想材料，满足用户之轻质、高强、无缝、低收缩要求。用于耐石块材地面，砖板衬里的砌筑、勾（罐）缝砂浆、胶泥的可靠耐蚀粘接料。
MFE-2环氧乙烯基酯树脂是以环氧化合物为母体，分子二端具有乙烯基团的有机酯类化合物，它是由不饱和一元羧酸与环氧化合物通过开环酯化反应而得，其在苯乙烯等交联剂中的溶液则称为环氧乙烯基酯树脂。乙燃基酯树脂是国际公认的高度耐腐蚀树脂，它以其卓越的耐化学品性能赢得了“超级而腐蚀树脂”的良好声誉。目前这类树脂已在化学工业、石油化工、氯碱工业、纺织化纤、电子工业、钢铁工业等数十年重要的工业领域得到越来越广泛的应用。
3、测试标准
试验方法：树脂在室温（16-25℃）条件下凝胶时间的测定，按照国标GB/T7193.6-1987规定的方法进行。需要指出的是，9709邻苯型不饱和聚酯树脂和MFE-2环氧乙烯基酯树脂室温固化所用的固化引发剂为55%过氧化甲乙酮在邻苯二甲酸二甲酯中的溶液，其活性氧含量为10～11%，固化促进剂为10%环烷酸钴苯乙烯溶液（钴含量0.8%）。在实际操作中，55%过氧化甲乙酮常常用量为2.5%。10%环烷酸钴的常用量为2%。X42二甲苯型不饱和聚酯树脂室温固化所用的固化引发剂为50%过氧化苯甲酰在邻苯二甲酸二丁酯中的糊状溶液，其活性氧含量为6～7%，固化促进剂为10%二甲基苯胺液。在实际操作中，50%过氧化苯甲酰常用量为树脂质量的2.5%，10%二甲基苯胺液的常用量为2%。
4、实验方法
以烧杯为容器，称取50g树脂，分别加入不同质量的颜填料（1g、2g、3g），准确至±0.2g，充分搅匀。再加入固化引发剂，小心搅匀，用移液管准确加入促进剂，当加入后一滴时，启动秒表，搅匀试样。直至出现拉丝状态时，停止秒表，记下秒表所示的时间即为凝胶时间。试验过程中，树脂、引发剂和促进剂的质量是恒定的，随着颜填料加入量的增加凝胶时间会有所变化。记录凝胶时间。
四。结果讨论
以前我们通常认为：碳黑和石墨粉对树脂的凝胶是有阻聚作用的，实验证明，碳黑和石墨粉对X42和9709树脂促进其凝胶，对于MFE-2的凝胶时间影响很小。这值得我们在以后的试验工作中继续研究。
试验发现，酞菁绿G对三种不饱和聚酯树脂都起到促进其凝胶的作用，耐碳酸钙、滑石粉、耐磨粉和云母氧化铁对这三种树脂的凝胶时间几乎都无影响。
另外，同一种填料对不同的不饱和聚酯树脂凝胶时间的影响是不同的。例如，锌白（氧化锌）对MFE-2有阻聚作用，对X42则促进其凝胶，对于9709的凝胶时间影响很小。
在选择颜、填料时，应尽可能避免使用有强促进或强阻聚作用的填料，例如，对于MFE-2乙烯基酯树脂而言，锌白（氧化锌）的阻聚作用很强，酞菁绿G的促进作用也很强，对于9709邻苯型不饱和聚酯树脂而方，白炭黑的阻聚作用较为明显；对于X42二甲苯型不饱和聚酯树脂而言，碳黑、石墨粉和酞菁蓝B有促进作用，这些颜填料在选用时都要十分注意。
在实际的工程应用中，不饱和聚酯树脂的凝胶时间是相当关键的一个工艺性能。树脂凝胶时间太短，来不及用完就凝胶，树脂大量被浪费；凝胶时间太长，会影响树脂固化后的各项性能，并且妨碍下一步施工工序的进行。
