2. 3合成工藝
如前所述,在合成不飽和聚酯樹(shù)脂過(guò)程中,不同的合成反應(yīng)工藝條件會(huì)改變聚酯分子的分子量大小、分子量分布、分子結(jié)構(gòu)的排布順序等,從而影響最終產(chǎn)品的內(nèi)在性能。不同的合成工藝條件包括投料順序、反應(yīng)步驟、升溫速度、反應(yīng)溫度、催化劑、惰性氣體等。一些性能優(yōu)異的樹(shù)脂往往可以通過(guò)調(diào)節(jié)合成工藝來(lái)獲得。例如可使樹(shù)脂在配方不變也就是原料成本不變的前提下,通過(guò)采用不同的合成工藝,達(dá)到改變分子結(jié)構(gòu),從而提高樹(shù)脂內(nèi)在性能的目的。
3 樹(shù)脂內(nèi)在性能測(cè)試指標(biāo)的影響因素
判斷一種樹(shù)脂的實(shí)用價(jià)值高低,要用內(nèi)在性能指標(biāo)來(lái)恒量,也就是我們常說(shuō)的物理性能指標(biāo)。關(guān)于這些指標(biāo)的測(cè)試方法,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有不同的規(guī)定。
3. 1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比較
3.1.1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T8237-2005)中關(guān)于性能測(cè)試的說(shuō)明試樣的制作:
1.在樹(shù)脂中加入樹(shù)脂生產(chǎn)廠指定數(shù)量的引發(fā)劑與促進(jìn)劑,攪拌均勻,盡可能排除樹(shù)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(dāng)厚度的“凹”字形隔板,用夾具夾緊板與隔板。倒入樹(shù)脂,注意盡可能避免產(chǎn)生氣泡。
3.按生產(chǎn)廠指定的溫度和時(shí)間進(jìn)行固化。
澆鑄體冷卻至室溫后脫模,用硬質(zhì)合金刀具或 砂輪片加工成試樣。
試樣的測(cè)試:執(zhí)行相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS03672-2000)中關(guān)于性能測(cè)試的說(shuō)明
1.板材的制備
首先要通過(guò)澆鑄工藝澆鑄樹(shù)脂板材,然后,切割成規(guī)定尺寸再測(cè)定??紤]到不飽和聚酯樹(shù)脂可能會(huì)應(yīng)用于多種不同的領(lǐng)域,為了獲得交聯(lián)的聚酯樹(shù)脂的內(nèi)在的性能,制備樣品時(shí)不應(yīng)添加任何填料和添加劑。
制樣程序:
(1)用一薄層脫模劑涂復(fù)板材,拋光使之發(fā)亮,以保證所產(chǎn)生的固化樹(shù)脂板材具有高質(zhì)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(gè)合適的夾子夾持組合件,將裝置垂直放置。
(3)用實(shí)驗(yàn)室天平,在玻璃燒杯中秤量200g不飽和聚酯樹(shù)脂,加入2g聚合促進(jìn)劑溶液(例如:鈷含量為1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)脂已經(jīng)含有預(yù)促進(jìn)劑,不必再加促進(jìn)劑。
(4)然后,加入3g過(guò)氧化物溶液(例如:34%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過(guò)氧化2,4-戊二酮溶解在鄰苯二甲酯和相關(guān)醇類(lèi)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(guò)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(yīng)在室溫保持6h。
(5)其中所使用的促進(jìn)劑和引發(fā)劑的類(lèi)型和加入比例為參考條件,具體情況,各有關(guān)方可商定其他條件。
(6)用離心機(jī)或真空干燥器除去反應(yīng)混合物中的氣泡,然后仔細(xì)地將其倒入由板材/接縫條/墊片形成的容器中,樹(shù)脂中不得截留任何氣泡。沒(méi)有離心機(jī)時(shí),充有反應(yīng)混合物的組件垂直地放在真空干燥器中,并按要求的時(shí)間施以靜態(tài)真空,以除去所有氣泡。
(7)將裝置垂直放置24小時(shí),使樹(shù)脂固化。然后,打開(kāi)模具取出板材。
(8)為了更準(zhǔn)確地測(cè)定樹(shù)脂的內(nèi)在性能,要對(duì)試樣進(jìn)行補(bǔ)充的熱處理(后固化)。
對(duì)于室溫條件下的應(yīng)用(無(wú)加熱和/或未進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)),按下列方式進(jìn)行補(bǔ)充處理:
將不飽和聚酯樹(shù)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(shí),然后在實(shí)驗(yàn)室烘箱中于40℃加熱16小時(shí)。
對(duì)于高溫條件下的應(yīng)用(>60℃),作以下補(bǔ)充處理:
將不飽和聚酯樹(shù)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(shí),在實(shí)驗(yàn)室烘箱中于40℃加熱16小時(shí),然后于120℃加熱2小時(shí)。
2.切取試樣
根據(jù)測(cè)試不同性能指標(biāo),按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的要求,將試樣切割成標(biāo)準(zhǔn)所要求的尺寸。
3.試樣的測(cè)試
除非另有規(guī)定,在測(cè)定樹(shù)脂的內(nèi)在性能之前,試樣應(yīng)按照ISO 291的規(guī)定,在(23士2)℃和(50士5)%相對(duì)濕度下至少狀態(tài)調(diào)節(jié)16h
3.1.3影響測(cè)試結(jié)果的因素
試樣的澆鑄:樹(shù)脂中固化劑和促進(jìn)劑的加入量、成型溫度、樹(shù)脂澆鑄時(shí)是否抽真空,對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大。
固化后處理:在制樣過(guò)程中,平板樣品的固化后處理直接影響物理機(jī)械性能。試驗(yàn)表明,樣品后處理溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng),彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和熱變形溫度等性能指標(biāo)越高,而斷裂延伸率則有逐漸降低的趨勢(shì)。其它性能也因后處理的方式不同,測(cè)試結(jié)果呈不規(guī)則變化。
試樣的切取:試樣的切割同樣重要,試驗(yàn)表明,選擇澆鑄平板材料的邊角處作為測(cè)試樣條,測(cè)試結(jié)果離散性很大,應(yīng)選取平板材料的中心位置切割下來(lái)的材料作為測(cè)試樣條。切割時(shí),應(yīng)選擇帶冷水循環(huán)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)加工塑料、有機(jī)玻璃等非金屬材料的制樣機(jī)。切割機(jī)砂輪的形狀、切割時(shí)砂輪的晃動(dòng)、磨擦產(chǎn)生的熱量,都會(huì)使試樣條受到“內(nèi)傷”,從而嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果。
測(cè)試條件:測(cè)試時(shí)不同的測(cè)試溫度、濕度都會(huì)不同程度地影響測(cè)試結(jié)果。
綜上所述,影響樹(shù)脂內(nèi)在性能測(cè)試值的因素很多,為了避免測(cè)試誤差,測(cè)定不同樹(shù)脂產(chǎn)品的內(nèi)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定得更詳細(xì)、更完善。因此應(yīng)盡量采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),如采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要注明試樣后處理?xiàng)l件。
4選購(gòu)不飽聚酯樹(shù)脂材料的誤區(qū)
不飽和聚酯樹(shù)脂的選材是一件很重要的問(wèn)題。尤其是對(duì)于國(guó)家重點(diǎn)工程,如果選材合理,不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量,更可有效地降低成本、節(jié)約資源,避免由于不必要的質(zhì)量過(guò)剩而造成浪費(fèi)或由于質(zhì)量不足而造成的工程事故。由于一些樹(shù)脂的應(yīng)用商并不太了解樹(shù)脂的性能,在此,提出一些在樹(shù)脂選材上應(yīng)避免的誤區(qū),以供參考。
(1)指定所需樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)類(lèi)型長(zhǎng)期以來(lái),無(wú)論是樹(shù)脂供應(yīng)商還是樹(shù)脂應(yīng)用商,習(xí)慣于將不飽和聚酯樹(shù)脂按分子結(jié)構(gòu)分類(lèi),例如將樹(shù)脂簡(jiǎn)單地分為鄰苯型、間苯型、對(duì)苯型、雙酚A型等。如前所述,產(chǎn)品的內(nèi)在性能(固化后性能)除與配方中二元酸的種類(lèi)有關(guān)外,還與二元醇的選擇、投料比(醇酸比與雙鍵比)、終點(diǎn)酸值、合成工藝等其它諸多因素有關(guān)。且目前國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)中,摻混樹(shù)脂作為一種有前途的合成樹(shù)脂方法被廣泛應(yīng)用。這種方法是用各種不同分子結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂進(jìn)行混配,以期達(dá)到單一樹(shù)脂不能達(dá)到的最佳性能,最大限度地提高了樹(shù)脂的性?xún)r(jià)比,給下游用戶(hù)提供了廣闊的選擇空間,而這種樹(shù)脂是不能簡(jiǎn)單地用鄰苯或間苯型來(lái)分類(lèi)的。在ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中,各種類(lèi)型的UP-R之間是依據(jù)基礎(chǔ)聚合物的參數(shù)、可能的填料/增強(qiáng)材料(種類(lèi)和含量)、預(yù)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(jìn)行分類(lèi),而不是根據(jù)樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)。隨著中國(guó)進(jìn)入WTO,不飽和聚酯樹(shù)脂分類(lèi)要趨向于科學(xué)化、合理化和國(guó)際化,才有可能實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌。
(2)規(guī)定樹(shù)脂的全項(xiàng)性能指標(biāo)
在一些資料中介紹不飽和聚酯樹(shù)脂的性能時(shí),指出其固化后可達(dá)到一定的物理性能指標(biāo),并給出了這些指標(biāo)的范圍。但是,事實(shí)情況是,很少有樹(shù)脂能夠做到各項(xiàng)指標(biāo)或多項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)達(dá)到這一范圍的上限,因?yàn)檫@些指標(biāo)本身是相互矛盾的。一般每一種類(lèi)型的樹(shù)脂在性能方面都有其獨(dú)特的長(zhǎng)處,科學(xué)的態(tài)度是針對(duì)自己的實(shí)際應(yīng)用,考核樹(shù)脂所需要的主要性能指標(biāo),片面追求“高、大、全”是不可取的。必須認(rèn)識(shí)到,尚沒(méi)有一種十全十美的“萬(wàn)能材料”,不論何種樹(shù)脂都有其一定的局限性都有一定的適用范圍。
(3)指定樹(shù)脂的物理性能指標(biāo)而不指定測(cè)試方法
如前所述,測(cè)試樹(shù)脂性能時(shí)樣品的制作方法、樹(shù)脂在固化后熱處理時(shí)間的長(zhǎng)短、處理溫度的高低等因素都直接影響到樹(shù)脂內(nèi)在性能指標(biāo)的測(cè)試值。在國(guó)內(nèi)不飽和聚酯樹(shù)脂生產(chǎn)廠大多執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8237-2005,這一標(biāo)準(zhǔn)在樹(shù)脂的測(cè)試方法中沒(méi)有指明試樣的固化方法,而是規(guī)定按生產(chǎn)廠指定的溫度和時(shí)間進(jìn)行固化。如果樹(shù)脂生產(chǎn)廠商執(zhí)行的是GB/T8237-2005,就必須明確規(guī)定采用的是哪種固化方法和試樣的后處理方法。同時(shí),不同生
產(chǎn)廠商提供的產(chǎn)品的物理性能由于試樣的制備方法不同而沒(méi)有橫向可比性。
如果不能明確指出測(cè)試方法,很容易引起樹(shù)脂供應(yīng)商和樹(shù)脂應(yīng)用商之間的矛盾。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量爭(zhēng)議時(shí),可能會(huì)因?yàn)闃?shù)脂供應(yīng)商“很會(huì)制樣”而使得樹(shù)脂各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到很高值,從而推卸責(zé)任;也可能因?yàn)閼?yīng)用商的“不會(huì)制樣”而導(dǎo)致產(chǎn)品達(dá)不到合格范圍,從而使樹(shù)脂供應(yīng)商蒙受損失。
5 如何正確選購(gòu)樹(shù)脂
1.明確樹(shù)脂的用途
樹(shù)脂的用途可從兩方面來(lái)描述:
(1)采用何種成型工藝;(2)樹(shù)脂成型后應(yīng)用環(huán)境。
對(duì)于不同的成型工藝應(yīng)選用相應(yīng)的未交聯(lián)樹(shù)脂的工藝性能,以使成型工藝順利地完成。這些指標(biāo)包括:粘度、膠凝時(shí)間、反應(yīng)活性等。
根據(jù)樹(shù)脂成型后的應(yīng)用環(huán)境選擇不飽和聚酯樹(shù)脂的內(nèi)在性能,這些應(yīng)用環(huán)境包括:受力場(chǎng)合、耐腐場(chǎng)合、耐溫場(chǎng)合、電絕緣場(chǎng)合、阻燃場(chǎng)合,相應(yīng)的應(yīng)選擇樹(shù)脂的內(nèi)在性能為:機(jī)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?xún)r(jià)比高的樹(shù)脂
明確了所選用樹(shù)脂的實(shí)際用途后,只要滿(mǎn)足自己施工工藝和最終性能要求,同時(shí)價(jià)格合理,就是最好的選擇,也就是選擇性?xún)r(jià)比高的樹(shù)脂。質(zhì)量過(guò)剩和質(zhì)量不足都是不可取的,質(zhì)量過(guò)剩的最終結(jié)果是導(dǎo)致工程造價(jià)的提高,質(zhì)量不足的后果當(dāng)然是工程質(zhì)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(shù)脂的內(nèi)在性能指標(biāo)很高,那只是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試環(huán)境下達(dá)到的指標(biāo)值,而我們?cè)谑┕ぶ?,施工環(huán)境不可能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的狀態(tài)。在這種情況下輔料的選擇(包括固化劑、促進(jìn)劑、填料、增強(qiáng)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(shù)脂只確保了施工質(zhì)量的50%,如果其它條件選擇不當(dāng),也可能出現(xiàn)用高性能的樹(shù)脂生產(chǎn)出低品質(zhì)產(chǎn)品的情況,值得謹(jǐn)慎。
6結(jié)語(yǔ)
(1) 不飽和聚酯樹(shù)脂的內(nèi)在性能受樹(shù)脂的原材料、投料配比、合成工藝的影響。
(2)不同樹(shù)脂的內(nèi)在性能指標(biāo)要在同一測(cè)試條件下測(cè)試才有比較價(jià)值。
(3) 作為樹(shù)脂的供應(yīng)商,要以科學(xué)的態(tài)度,本著實(shí)事求是的原則,分析和說(shuō)明樹(shù)脂的實(shí)際情況,正確引導(dǎo)消費(fèi)者。