2. 3合成工藝
如前所述,在合成不飽和聚酯樹脂過程中,不同的合成反應工藝條件會改變聚酯分子的分子量大小、分子量分布、分子結構的排布順序等,從而影響最終產品的內在性能。不同的合成工藝條件包括投料順序、反應步驟、升溫速度、反應溫度、催化劑、惰性氣體等。一些性能優異的樹脂往往可以通過調節合成工藝來獲得。例如可使樹脂在配方不變也就是原料成本不變的前提下,通過采用不同的合成工藝,達到改變分子結構,從而提高樹脂內在性能的目的。
3 樹脂內在性能測試指標的影響因素
判斷一種樹脂的實用價值高低,要用內在性能指標來恒量,也就是我們常說的物理性能指標。關于這些指標的測試方法,國家標準和國際標準有不同的規定。
3. 1國家標準與國際標準比較
3.1.1國家標準(GB/T8237-2005)中關于性能測試的說明試樣的制作:
1.在樹脂中加入樹脂生產廠指定數量的引發劑與促進劑,攪拌均勻,盡可能排除樹脂中的氣泡。
2.用兩塊平整度好的玻璃板或鋼板,涂上脫模劑并讓其干燥。在兩塊板之間,夾入適當厚度的“凹”字形隔板,用夾具夾緊板與隔板。倒入樹脂,注意盡可能避免產生氣泡。
3.按生產廠指定的溫度和時間進行固化。
澆鑄體冷卻至室溫后脫模,用硬質合金刀具或 砂輪片加工成試樣。
試樣的測試:執行相關國家標準。
3.1.2國際標準(IS03672-2000)中關于性能測試的說明
1.板材的制備
首先要通過澆鑄工藝澆鑄樹脂板材,然后,切割成規定尺寸再測定。考慮到不飽和聚酯樹脂可能會應用于多種不同的領域,為了獲得交聯的聚酯樹脂的內在的性能,制備樣品時不應添加任何填料和添加劑。
制樣程序:
(1)用一薄層脫模劑涂復板材,拋光使之發亮,以保證所產生的固化樹脂板材具有高質量的表面光潔度。
(2)將硅橡膠或乳膠管和選定的薄墊片(2mm,3mm或4mm)放置在兩塊平板之間,如圖1所示。用一個合適的夾子夾持組合件,將裝置垂直放置。

(3)用實驗室天平,在玻璃燒杯中秤量200g不飽和聚酯樹脂,加入2g聚合促進劑溶液(例如:鈷含量為1%質量分數的異辛酸鈷苯乙烯溶液),用攪拌器混合均勻,避免引入潛在的氣泡。
注1:如果不飽和聚酯樹脂已經含有預促進劑,不必再加促進劑。
(4)然后,加入3g過氧化物溶液(例如:34%質量分數的過氧化2,4-戊二酮溶解在鄰苯二甲酯和相關醇類溶劑中)到燒杯中,用攪拌器攪拌混合均勻,避免引入潛在的氣泡。過氧化物溶液需要在低溫(5℃)貯存,例如貯存在冰箱中。在這種情況下,使用前溶液應在室溫保持6h。
(5)其中所使用的促進劑和引發劑的類型和加入比例為參考條件,具體情況,各有關方可商定其他條件。
(6)用離心機或真空干燥器除去反應混合物中的氣泡,然后仔細地將其倒入由板材/接縫條/墊片形成的容器中,樹脂中不得截留任何氣泡。沒有離心機時,充有反應混合物的組件垂直地放在真空干燥器中,并按要求的時間施以靜態真空,以除去所有氣泡。
(7)將裝置垂直放置24小時,使樹脂固化。然后,打開模具取出板材。
(8)為了更準確地測定樹脂的內在性能,要對試樣進行補充的熱處理(后固化)。
對于室溫條件下的應用(無加熱和/或未進行溫度調節),按下列方式進行補充處理:
將不飽和聚酯樹脂板材放在兩塊拋光的不銹鋼板之間。
在室溫下放置24小時,然后在實驗室烘箱中于40℃加熱16小時。
對于高溫條件下的應用(>60℃),作以下補充處理:
將不飽和聚酯樹脂板材放在兩塊拋光的不銹鋼板之間。
在室溫下放置24小時,在實驗室烘箱中于40℃加熱16小時,然后于120℃加熱2小時。
2.切取試樣
根據測試不同性能指標,按相應的標準的要求,將試樣切割成標準所要求的尺寸。
3.試樣的測試
除非另有規定,在測定樹脂的內在性能之前,試樣應按照ISO 291的規定,在(23士2)℃和(50士5)%相對濕度下至少狀態調節16h
3.1.3影響測試結果的因素
試樣的澆鑄:樹脂中固化劑和促進劑的加入量、成型溫度、樹脂澆鑄時是否抽真空,對測試結果影響很大。
固化后處理:在制樣過程中,平板樣品的固化后處理直接影響物理機械性能。試驗表明,樣品后處理溫度越高、時間越長,彎曲強度、彎曲模量和熱變形溫度等性能指標越高,而斷裂延伸率則有逐漸降低的趨勢。其它性能也因后處理的方式不同,測試結果呈不規則變化。
試樣的切取:試樣的切割同樣重要,試驗表明,選擇澆鑄平板材料的邊角處作為測試樣條,測試結果離散性很大,應選取平板材料的中心位置切割下來的材料作為測試樣條。切割時,應選擇帶冷水循環系統的專業加工塑料、有機玻璃等非金屬材料的制樣機。切割機砂輪的形狀、切割時砂輪的晃動、磨擦產生的熱量,都會使試樣條受到“內傷”,從而嚴重影響測試結果。
測試條件:測試時不同的測試溫度、濕度都會不同程度地影響測試結果。
綜上所述,影響樹脂內在性能測試值的因素很多,為了避免測試誤差,測定不同樹脂產品的內在性能,試樣的制備要采用同樣的程序和同樣的成型條件。在這方面,國際標準比國家標準規定得更詳細、更完善。因此應盡量采用國際標準,如采用國家標準要注明試樣后處理條件。
4選購不飽聚酯樹脂材料的誤區
不飽和聚酯樹脂的選材是一件很重要的問題。尤其是對于國家重點工程,如果選材合理,不僅可以保證產品質量,更可有效地降低成本、節約資源,避免由于不必要的質量過剩而造成浪費或由于質量不足而造成的工程事故。由于一些樹脂的應用商并不太了解樹脂的性能,在此,提出一些在樹脂選材上應避免的誤區,以供參考。
(1)指定所需樹脂的分子結構類型長期以來,無論是樹脂供應商還是樹脂應用商,習慣于將不飽和聚酯樹脂按分子結構分類,例如將樹脂簡單地分為鄰苯型、間苯型、對苯型、雙酚A型等。如前所述,產品的內在性能(固化后性能)除與配方中二元酸的種類有關外,還與二元醇的選擇、投料比(醇酸比與雙鍵比)、終點酸值、合成工藝等其它諸多因素有關。且目前國外的先進技術中,摻混樹脂作為一種有前途的合成樹脂方法被廣泛應用。這種方法是用各種不同分子結構的樹脂進行混配,以期達到單一樹脂不能達到的最佳性能,最大限度地提高了樹脂的性價比,給下游用戶提供了廣闊的選擇空間,而這種樹脂是不能簡單地用鄰苯或間苯型來分類的。在ISO國際標準中,各種類型的UP-R之間是依據基礎聚合物的參數、可能的填料/增強材料(種類和含量)、預期的成型方法、特殊的性能和用于加工目的的特性(工藝性能)進行分類,而不是根據樹脂的分子結構來分類。隨著中國進入WTO,不飽和聚酯樹脂分類要趨向于科學化、合理化和國際化,才有可能實現與國際接軌。
(2)規定樹脂的全項性能指標
在一些資料中介紹不飽和聚酯樹脂的性能時,指出其固化后可達到一定的物理性能指標,并給出了這些指標的范圍。但是,事實情況是,很少有樹脂能夠做到各項指標或多項指標同時達到這一范圍的上限,因為這些指標本身是相互矛盾的。一般每一種類型的樹脂在性能方面都有其獨特的長處,科學的態度是針對自己的實際應用,考核樹脂所需要的主要性能指標,片面追求“高、大、全”是不可取的。必須認識到,尚沒有一種十全十美的“萬能材料”,不論何種樹脂都有其一定的局限性都有一定的適用范圍。
(3)指定樹脂的物理性能指標而不指定測試方法
如前所述,測試樹脂性能時樣品的制作方法、樹脂在固化后熱處理時間的長短、處理溫度的高低等因素都直接影響到樹脂內在性能指標的測試值。在國內不飽和聚酯樹脂生產廠大多執行國家標準GB/T8237-2005,這一標準在樹脂的測試方法中沒有指明試樣的固化方法,而是規定按生產廠指定的溫度和時間進行固化。如果樹脂生產廠商執行的是GB/T8237-2005,就必須明確規定采用的是哪種固化方法和試樣的后處理方法。同時,不同生
產廠商提供的產品的物理性能由于試樣的制備方法不同而沒有橫向可比性。
如果不能明確指出測試方法,很容易引起樹脂供應商和樹脂應用商之間的矛盾。當出現質量爭議時,可能會因為樹脂供應商“很會制樣”而使得樹脂各項指標均達到很高值,從而推卸責任;也可能因為應用商的“不會制樣”而導致產品達不到合格范圍,從而使樹脂供應商蒙受損失。
5 如何正確選購樹脂
1.明確樹脂的用途
樹脂的用途可從兩方面來描述:
(1)采用何種成型工藝;(2)樹脂成型后應用環境。
對于不同的成型工藝應選用相應的未交聯樹脂的工藝性能,以使成型工藝順利地完成。這些指標包括:粘度、膠凝時間、反應活性等。
根據樹脂成型后的應用環境選擇不飽和聚酯樹脂的內在性能,這些應用環境包括:受力場合、耐腐場合、耐溫場合、電絕緣場合、阻燃場合,相應的應選擇樹脂的內在性能為:機械性能、耐腐蝕性能、耐高溫性能、電絕緣性能、阻燃性能等。
2.選擇性價比高的樹脂
明確了所選用樹脂的實際用途后,只要滿足自己施工工藝和最終性能要求,同時價格合理,就是最好的選擇,也就是選擇性價比高的樹脂。質量過剩和質量不足都是不可取的,質量過剩的最終結果是導致工程造價的提高,質量不足的后果當然是工程質量下降。
3.注意輔料的選擇和施工工藝的影響
盡管所選擇的樹脂的內在性能指標很高,那只是在標準的測試環境下達到的指標值,而我們在施工中,施工環境不可能達到標準所要求的狀態。在這種情況下輔料的選擇(包括固化劑、促進劑、填料、增強材料等)和固化的后處理工藝就顯得尤其重要。選擇了合適的樹脂只確保了施工質量的50%,如果其它條件選擇不當,也可能出現用高性能的樹脂生產出低品質產品的情況,值得謹慎。
6結語
(1) 不飽和聚酯樹脂的內在性能受樹脂的原材料、投料配比、合成工藝的影響。
(2)不同樹脂的內在性能指標要在同一測試條件下測試才有比較價值。
(3) 作為樹脂的供應商,要以科學的態度,本著實事求是的原則,分析和說明樹脂的實際情況,正確引導消費者。