共促进剂2，4-戊二酮（乙酰丙酮）在不饱和聚酯树脂中的应用 酷浪找的

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在不饱和聚酯树脂的低温成型过程中，可能需要这样一个固化体系，即要求树脂有较长的胶凝时间以利于施工，又需要有一个较快的固化速率以提高生产效率，同时能使树脂固化后的固化转化率达到较高，通常的方法是加入阻聚剂和缓凝剂来调节胶凝时间。本文研究了一种螯合剂2，4-戊二酮，这种助剂应用于树脂中，它既可以作为共聚合反应的共促进剂同时又可以作为树脂的缓凝剂节使用。



1．概述

不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂可高温成型如SMC成型、BMC成型、注射成型、拉挤成型等；也可以通过氧化还原引发体系，在环境温度下固化成型，如喷射、涂层、真空RTM成型等。RTM成型的技术关键是在无需外界温度条件下，控制树脂充入模腔的时间与固化时间的关系问题。一般情况下需要加入阻聚剂和缓凝剂来使树脂有足够长的凝胶时间，以使树脂充分填充入模腔内。然而，在室温情况下，阻聚剂和缓凝剂的加入会使树脂具有较低的固化速率和较长的固化周期。较低的固化速率阻止反应温升的积聚，这又会导致树脂产生较低的固化转化率。这样一种矛盾，（需要有较长的胶凝时间和较快的固化速率以达到较高的固化转化率）是一个很棘手的问题。尤其是用这种树脂体系制造大型部件的情况下。

不饱和聚酯树脂中常用的阻聚剂是1，4-苯醌、氢醌等。当它们的加入量为500ppm左右时，可以有效的延长胶凝时间。有时也使用一些缓凝剂来延长凝胶时间。阻聚剂和缓凝剂的区别在于当树脂引发后，阻聚剂能消耗大量自由基，而缓凝剂的作用是能降低自由基产生的速率，同时消耗少量自由基。在研究氧化还原引发剂特丁基过氧化氢时，发现当加入很少量（毫克分子量）的一些物质，引发剂的分解作用被延缓了。这是由于这些物质对金属离子有很强的结合作用，这些物持包括羧酸、乙醛、三亚乙基四胺、2，4-戊二酮（乙酰丙酮），由于这些物质是能够与金属离子结合的螯合剂，它们改变了金属化合物促进剂的反应活性，从而影响了金属离子与过氧化物的反应活性。例如当加入体系中0.05%至0.3%的2，4-戊二酮时，能够延缓乙烯基树脂在低温下的胶凝反应。胶凝时间能延长十倍，但却不影响树脂的物理性能。Heck et al.[1] 发现当树脂溶解在甲醇中的10%树脂溶液的PH值大于5.7时，这种树脂中加入2，4-戊二酮，在温度低于54℃时会延长未固化树脂的贮存期，而在温度高于54℃时又会促进树脂的固化速率。这对于控制树脂的胶凝和固化时间是非常有利的。



2．实验部分

2.1 研究中使用的原料

在下面这个研究中，采用不同酸性的树脂中加入2，4-戊二酮后，研究了不同固化体系中2，4-戊二酮对树脂反应活性的影响。

乙烯基树脂VER-350和VER-780由DOW化学公司提供，它们是环氧树脂与甲酸丙烯酸缩合后溶解于苯乙烯中的产物。通用树脂Q6585和UP-5111由亚什兰公司提供。其性能见下表

表1            研究中使用的乙烯基树脂和不饱和聚酯树脂的性能

树脂
固含%
酸值
粘度
苯乙烯含量%
聚酯与苯乙烯双键比
分子量（Mn）
PH（树脂的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


以阿克苏公司制造的异丙苯过氧化氢（CHP）和过氧化甲乙酮（MEKP）作为引发剂，加入量为树脂量的0.8-1.6%。促进剂为环烷酸钴（Ⅱ）和异辛酸钴（Ⅱ），溶解于苯乙烯中成为有效钴含量为2%的苯乙烯溶液。实验中使用的2，4-戊二醇为工业级，根据实验体系的不同可起到缓凝剂或共促进剂的作用。实验中还使用一种不饱和酸（如顺酐）和饱和酸（如硬脂酸）来调整树脂的酸性。表2中列出了每种原料的重量百分比浓度和摩尔浓度。



2.2 试验方法

反应动力学通过DSC方法测试。（Thermal Analysis Instrument，DSC2910）。

表2           本研究中用于聚酯树脂的固化剂的量

品名
重量份数

乙烯基树脂
100

氧化还原引发剂体系（1）
  

过氧化异丙苯
1.5(4.12×10-5mol/g)

环烷酸钴
0.3(3.05×10-6molCo/g)

氧化还原体系（2）
  

过氧化甲乙酮（MEKP）
1.6(2.44×10-5mol/g)

异辛酸钴
0.2(2.04×10-6molCo/g)

不饱和聚酯树脂
100

氧化还原体系
  

过氧化甲乙酮
0.8(1.22×10-5mol/g)

异辛酸钴
0.1(1.02×10-6molCo/g)

缓凝剂/共促进剂
  

2，4-戊二酮
0～0.2(0～2×10-5mol/g)