不饱和聚酯树脂分类

点击数：20492018-04-25 16:42:26　来源: 重庆/贵州/四川玻璃钢【贮罐 储罐 脱硫 净化塔】一体化智能泵站-重庆市双时玻璃钢有限公司

树脂基体

用于纤维增强复合材料的树脂一般都是聚合物，所有聚合物高分子的一个共同的特点就是其长链分子由许多简单的重复单元组成。人造聚合物通常被称为‘合成树脂’或‘树脂’。根据热对这些材料的作用高分子分为‘热塑性’和‘热固性’两种。

热塑性材料，如金属，加热后会软化并最终融化，冷却以后又凝固硬化。这一过程能够反复可逆的多次重复，而且对材料性能没有显著影响。典型的热塑性塑料包括尼龙、聚丙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）,用来增强的通常是一些短的、碎的纤维如玻纤。

热固性材料或‘热固塑料’经过原位化学反应形成，树脂和固化剂混合或树脂和催化剂混合后，经过不可逆的化学反应形成硬质、不熔的高分子结构。一些热固树脂，如酚醛树脂，反应中会产生易挥发的副产品（缩合反应）。其它热固性树脂，如聚酯和环氧树脂，固化过程不产生任何挥发性的副产品从而更容易加工成型。

固化后，热固性材料在加热条件下就不会再变成液体，但超过一定的温度后，力学性能会有显著的变化，这个温度我们称为玻璃化温度（Tg）。树脂系统的不同、固化程度的不同以及混合是否正确等因素对玻璃化温度都有很大的影响。在玻璃化温度以上，热固性塑料的分子结构从相对刚性的晶态聚合物变成相对柔韧的非晶态聚合物，这种变化是可逆的。当温度达到材料的玻璃化温度以上时，材料性能会发生明显变化，如树脂模量（刚度）会急剧下降，导致复合材料的压缩强度和剪切强度下降，其他性能如耐水性和颜色稳定性也会显著的减弱。

虽然在复合材料行业中使用的树脂类型很多，但最主要的有以下三种类型：聚酯、乙烯基脂和环氧树脂。

 聚酯树脂

聚酯树脂是目前使用最广泛的树脂体系，特别在造船业。迄今为止，大多数的帆船、游艇和作业船舶都使用的聚酯体系的复合材料建造。

聚酯类树脂属于‘不饱和’的类型。不饱和聚酯树脂是热固性树脂，只要具备正确的条件，在液态或固态下都能反应。不饱和聚酯不同于饱和聚酯,例如涤纶^TM ，饱和聚酯不能以相同的方式固化。然而，我们经常习惯性的把不饱和聚酯树脂称为‘聚酯树脂’或简单的称为‘聚酯’。

在化学反应中用酸和碱生产盐。同样的，在有机化学反应中用醇和有机酸反应产生酯和水。通过使用特殊的醇，比如乙二醇，与二元酸反应，生成聚酯和水。以这个反应为基础，在反应物中加入饱和二元酸和交联单体，就形成了聚酯树脂制造的基本过程。结果在聚酯生产过程使用不同的酸、乙二醇和单体就会使聚酯树脂具有不同的性能。

在复合材料行业中，作为复合材料铺层树脂的聚酯主要有两类。邻苯二甲酸聚酯树脂是最广泛使用的树脂，间苯二甲酸聚酯树脂由于其卓越的耐水性而在造船工业中成为首选。

图13显示一个典型的聚酯树脂的化学结构。请注意在分子链中酯键（CO-O-C）和反应活性部位(C=C)的位置。

大多数聚酯树脂是粘稠的灰白色液体，为聚酯溶解在单体(通常是苯乙烯)中形成的混合物。把苯乙烯的总量增加到50%将有助于帮助树脂降低粘度，方便操作。苯乙烯还发挥着重要的作用，通过反应实现聚酯分子链的交联使树脂固化，而不产生任何副产品。这些树脂成型时可以不加压，也被称为‘接触型’或‘低压’类树脂。聚酯树脂存储时间很短，当被放置一段时间后会凝胶。通常在树脂生产过程中加入少量反应抑制剂以推迟这种凝胶反应。

在成型过程中，聚酯树脂要求添加一些辅助性原料。这些产品一般是：催化剂、促进剂、添加剂（触变剂、颜料、填充物、化学药品/阻燃剂等）

通常供应商可提供基础树脂，也可提供添加后的树脂。树脂可以根据成型在使用前添加特定量的催化剂。正如上文提到的，给不饱和聚酯树脂足够的时间它会自己凝固。这个速度对于实际生产来说太慢，因此催化剂和促进剂用于实现树脂在合适的时间内聚合。催化剂应在聚合反应开始前加入，催化剂本身不参加化学反应，只起到激活反应的作用。促进剂可以加速加入催化剂树脂的反应速度，使其在车间温度下达到较快的速度。因为在不含催化剂的树脂中加入促进剂对树脂反应没有多大的影响，所以有时聚酯制造商会在树脂中不加入催化剂而生产出一个‘预加速’的树脂。

聚酯的分子链可以被描述成如下形式，那里的‘B’表明是分子的反应活性部位。

外加苯乙烯的‘S’和反应催化剂后，苯乙烯使聚合物链在反应活性部位交联，从而形成一个极为复杂的三维网络反应之后，聚酯树脂就‘固化’了，成为化学稳定的硬质固体（通常情况下）。交联和固化过程也被称为‘聚合’，是不可逆的化学反应过程。

聚酯树脂分子链交联耦合的并列特性意味着其在加载冲击时将呈现脆性。

在树脂混合成型之前的准备工作需要注意很多事项。在催化剂加入之前，树脂和其他各种添加剂必须仔细搅拌均匀并使所有的组成均匀分散。搅拌必须彻底和细心，任何空气的进入都会影响最终成品的质量。铺层时也尤其要注意避免层间气泡的产生，因其会严重削弱复合材料的结构强度。同样，需要谨慎地精确添加促进剂和催化剂，通过控制聚合反应的速度从而得到最好的材料性能。催化剂太多会导致凝胶时间太快，催化剂太少的结果是不能很快固化。

需要有颜色的树脂可以添加一些颜料。即使只是添加3%左右的颜料，也一定要仔细选择，颜料的微小作用也应当考虑，如果使用不合适的颜料会影响固化反应和最后复合材料的结构性能。

填料广泛用于聚酯树脂中有多种原因包括：为了降低成品成本；成型工艺方便；成品容易塑造特定的性能。