共促進(jìn)劑2，4-戊二酮（乙酰丙酮）在不飽和聚酯樹脂中的應(yīng)用 酷浪找的

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在不飽和聚酯樹脂的低溫成型過程中，可能需要這樣一個固化體系，即要求樹脂有較長的膠凝時間以利于施工，又需要有一個較快的固化速率以提高生產(chǎn)效率，同時能使樹脂固化后的固化轉(zhuǎn)化率達(dá)到較高，通常的方法是加入阻聚劑和緩凝劑來調(diào)節(jié)膠凝時間。本文研究了一種螯合劑2，4-戊二酮，這種助劑應(yīng)用于樹脂中，它既可以作為共聚合反應(yīng)的共促進(jìn)劑同時又可以作為樹脂的緩凝劑節(jié)使用。



1．概述

不飽和聚酯樹脂和乙烯基樹脂可高溫成型如SMC成型、BMC成型、注射成型、拉擠成型等；也可以通過氧化還原引發(fā)體系，在環(huán)境溫度下固化成型，如噴射、涂層、真空RTM成型等。RTM成型的技術(shù)關(guān)鍵是在無需外界溫度條件下，控制樹脂充入模腔的時間與固化時間的關(guān)系問題。一般情況下需要加入阻聚劑和緩凝劑來使樹脂有足夠長的凝膠時間，以使樹脂充分填充入模腔內(nèi)。然而，在室溫情況下，阻聚劑和緩凝劑的加入會使樹脂具有較低的固化速率和較長的固化周期。較低的固化速率阻止反應(yīng)溫升的積聚，這又會導(dǎo)致樹脂產(chǎn)生較低的固化轉(zhuǎn)化率。這樣一種矛盾，（需要有較長的膠凝時間和較快的固化速率以達(dá)到較高的固化轉(zhuǎn)化率）是一個很棘手的問題。尤其是用這種樹脂體系制造大型部件的情況下。

不飽和聚酯樹脂中常用的阻聚劑是1，4-苯醌、氫醌等。當(dāng)它們的加入量為500ppm左右時，可以有效的延長膠凝時間。有時也使用一些緩凝劑來延長凝膠時間。阻聚劑和緩凝劑的區(qū)別在于當(dāng)樹脂引發(fā)后，阻聚劑能消耗大量自由基，而緩凝劑的作用是能降低自由基產(chǎn)生的速率，同時消耗少量自由基。在研究氧化還原引發(fā)劑特丁基過氧化氫時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入很少量（毫克分子量）的一些物質(zhì)，引發(fā)劑的分解作用被延緩了。這是由于這些物質(zhì)對金屬離子有很強(qiáng)的結(jié)合作用，這些物持包括羧酸、乙醛、三亞乙基四胺、2，4-戊二酮（乙酰丙酮），由于這些物質(zhì)是能夠與金屬離子結(jié)合的螯合劑，它們改變了金屬化合物促進(jìn)劑的反應(yīng)活性，從而影響了金屬離子與過氧化物的反應(yīng)活性。例如當(dāng)加入體系中0.05%至0.3%的2，4-戊二酮時，能夠延緩乙烯基樹脂在低溫下的膠凝反應(yīng)。膠凝時間能延長十倍，但卻不影響樹脂的物理性能。Heck et al.[1] 發(fā)現(xiàn)當(dāng)樹脂溶解在甲醇中的10%樹脂溶液的PH值大于5.7時，這種樹脂中加入2，4-戊二酮，在溫度低于54℃時會延長未固化樹脂的貯存期，而在溫度高于54℃時又會促進(jìn)樹脂的固化速率。這對于控制樹脂的膠凝和固化時間是非常有利的。



2．實(shí)驗部分

2.1 研究中使用的原料

在下面這個研究中，采用不同酸性的樹脂中加入2，4-戊二酮后，研究了不同固化體系中2，4-戊二酮對樹脂反應(yīng)活性的影響。

乙烯基樹脂VER-350和VER-780由DOW化學(xué)公司提供，它們是環(huán)氧樹脂與甲酸丙烯酸縮合后溶解于苯乙烯中的產(chǎn)物。通用樹脂Q6585和UP-5111由亞什蘭公司提供。其性能見下表

表1            研究中使用的乙烯基樹脂和不飽和聚酯樹脂的性能

樹脂
固含%
酸值
粘度
苯乙烯含量%
聚酯與苯乙烯雙鍵比
分子量（Mn）
PH（樹脂的10%甲醛溶液）

VER-350
55
  
400cp
45
1/3.8
970
6.4

VER-780
65
  
  
35
—
—
2.9

Q6585
65
23-37
  
35
1/0.8
1560
4.0

UP-5111
75
1.9
  
25
1/1.3
1513
5.3


以阿克蘇公司制造的異丙苯過氧化氫（CHP）和過氧化甲乙酮（MEKP）作為引發(fā)劑，加入量為樹脂量的0.8-1.6%。促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷（Ⅱ）和異辛酸鈷（Ⅱ），溶解于苯乙烯中成為有效鈷含量為2%的苯乙烯溶液。實(shí)驗中使用的2，4-戊二醇為工業(yè)級，根據(jù)實(shí)驗體系的不同可起到緩凝劑或共促進(jìn)劑的作用。實(shí)驗中還使用一種不飽和酸（如順酐）和飽和酸（如硬脂酸）來調(diào)整樹脂的酸性。表2中列出了每種原料的重量百分比濃度和摩爾濃度。



2.2 試驗方法

反應(yīng)動力學(xué)通過DSC方法測試。（Thermal Analysis Instrument，DSC2910）。

表2           本研究中用于聚酯樹脂的固化劑的量

品名
重量份數(shù)

乙烯基樹脂
100

氧化還原引發(fā)劑體系（1）
  

過氧化異丙苯
1.5(4.12×10-5mol/g)

環(huán)烷酸鈷
0.3(3.05×10-6molCo/g)

氧化還原體系（2）
  

過氧化甲乙酮（MEKP）
1.6(2.44×10-5mol/g)

異辛酸鈷
0.2(2.04×10-6molCo/g)

不飽和聚酯樹脂
100

氧化還原體系
  

過氧化甲乙酮
0.8(1.22×10-5mol/g)

異辛酸鈷
0.1(1.02×10-6molCo/g)

緩凝劑/共促進(jìn)劑
  

2，4-戊二酮
0～0.2(0～2×10-5mol/g)