宫文娟 戚嵘嵘 史子兴
(上海交通大学化学化工学院,上海 200240)
摘要:通过差示扫描量热(DSC)法确定了不饱和聚酯(UP)树脂采用过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯 (DCP)和过氧化二特丁烷(DTBP)3种不同固化剂固化时的最佳固化温度,同时对BPO和DCP体系的固化反应动力 学进行了详细研究,包括体系凝胶时间和活化能的确定;研究了液体聚异丁烯(PIB)、马来酸酐接枝PIB(PIB-g- MAH)及甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝PIB(PIB-g-GMA)对UP树脂固化行为的影响。
关键词:不饱和聚酯树脂 DSC 固化 聚异丁烯 PIB-g-MAH PIB-g-GMA
不饱和聚酯(UP)树脂是由不饱和二元酸、饱和 二元酸、二元醇经缩聚反应而生成的,由于其分子链 中含有不饱和双键,因而可与不饱和单体如苯乙烯、 甲基苯乙烯等发生交联反应而生成三维立体结构, 即不溶不熔的热固性塑料[1]。对于热固性塑料,在 分析材料力学性能之前,研究其固化过程非常必要。 差示扫描量热(DSC)法是一种有效的研究材料 固化动力学的热分析方法[2]。UP树脂的固化过程 是一个自由基聚合过程,按照不同体系适用的固化 温度,UP树脂用固化剂可以分为常温、中温和高温 3种。低温固化剂一般以过氧化酮为主、环烷酸钴 为辅;中温固化剂中,常用的有过氧化二苯甲酰 (BPO)、过氧化二碳酸酯类、过氧化辛酸叔丁酯类 等;高温固化剂中,常用的有过氧化二异丙苯 (DCP)、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二特丁烷 (DTBP)等。
UP树脂在近代塑料工业的发展中起着重要的 作用,被广泛应用于工业、农业、交通、建筑及国防等 领域。但是UP树脂存在着韧性差、强度不高、易燃 等缺点,为了扩大其应用范围,特别是为了满足某些 特殊领域的应用要求,必须对其进行改性[1]。目前 对UP的改性多集中在增韧方面,常用的UP增韧改 性方法可以概括为:①在UP合成过程中引入长链 醇或长链酸[3],如聚乙二醇、一缩二乙二醇、己二酸 等;②加入第二组分[4-6],一般为热塑性弹性体,如 液体橡胶、液体聚氨酯等,通常需要对液体橡胶用活 性单体接枝、端基改性来增加其极性,以改善两组分 之间的相容性;③加入另一种可以交联的聚合物或 预聚物,与UP形成互穿网络聚合物结构,常用的为 聚氨酯及其预聚物[7-8]。
笔者拟采用液体聚异丁烯(PIB)来改善UP的 韧性,为此,要对不饱和体系的固化行为及加入改性剂后的固化行为有个全面的了解,以找出合适的加 工条件并更好地制备性能优异的UP树脂。为了便 于实验室加工和液体PIB的分散,首先对不同的中 高温固化体系———BPO体系、DCP体系和DTBP体 系的固化行为进行了研究,并计算其固化反应的活 化能,同时详细研究了不同的液体PIB及其用量对 UP树脂固化行为的影响。
1 实验部分
1.1 主要原材料
UP树脂:通用级(苯乙烯质量分数35%),上海 新天和树脂有限公司;
液体PIB:Glissopal2300,数均相对分子质量 2300,德国BASF公司;
马来酸酐接枝液体PIB(PIB-g-MAH):接枝率 为1%,自制;
甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝液体PIB(PIB-g- GMA):接枝率为0.8%,自制;
BPO:经乙醇与氯仿重结晶,国药集团化学试剂 有限公司;