氣干型不飽和聚酯膩?zhàn)涌旄尚耘c穩(wěn)定性研究

程秀蓮，霸書(shū)紅

(沈陽(yáng)理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110159)

氣干型不飽和聚酯膩?zhàn)涌旄尚耘c穩(wěn)定性研究

程秀蓮，霸書(shū)紅

(沈陽(yáng)理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110159)

分析了不飽和聚酯膩?zhàn)又鲃┎环€(wěn)定的原因。研究了促進(jìn)劑、加速劑及阻聚劑等對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)涌旄尚耘c穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明:促進(jìn)劑對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)涌旄尚耘c穩(wěn)定性影響顯著，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.80%較適宜;阻聚劑對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)臃€(wěn)定性影響顯著，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8‰較適宜;膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間為30min、實(shí)干時(shí)間為81 min、60℃穩(wěn)定性為10d。

膩?zhàn)?促進(jìn)劑;阻聚劑;穩(wěn)定性;快干性

引 言

能在空氣中聚合固化完全的不飽和聚酯稱(chēng)為氣干型不飽和聚酯。采用氣干型不飽和聚酯與顏料、填料、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑及防沉劑等研磨調(diào)制而成的膩?zhàn)臃Q(chēng)氣干型不飽和聚酯膩?zhàn)印２伙柡途埘?shù)脂膩?zhàn)?俗稱(chēng)原子灰)主要應(yīng)用于填坑和嵌縫，與傳統(tǒng)桐油石膏膩?zhàn)印⑦^(guò)氯乙烯膩?zhàn)拥认啾龋哂姓掣搅?qiáng)、能厚涂、填平性良好、易打磨、表面粗糙度低、快速固化、固化后涂層致密堅(jiān)硬及無(wú)大量有機(jī)溶劑揮發(fā)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于大中型客車(chē)車(chē)身及相關(guān)附件表面凹坑處的填充找平，深受汽車(chē)、機(jī)械、電氣、高檔家具制造等行業(yè)用戶的歡迎［1-4］。

盡管?chē)?guó)內(nèi)膩?zhàn)由a(chǎn)廠家眾多，進(jìn)口膩?zhàn)觾r(jià)格比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品高2～4倍，但是在市場(chǎng)上進(jìn)口膩?zhàn)尤哉加兄鲗?dǎo)地位，全國(guó)每年進(jìn)口膩?zhàn)?億桶以上［5］。這主要是因?yàn)檫M(jìn)口膩?zhàn)拥目旄尚浴⒋蚰バ浴⑴倚约皟?chǔ)存穩(wěn)定性等性能優(yōu)良。

膩?zhàn)涌旄尚詻Q定膩?zhàn)邮┕みm用期和工作效率。膩?zhàn)臃€(wěn)定性決定膩?zhàn)觾?chǔ)存期，直接影響廠家和用戶經(jīng)濟(jì)效益。可見(jiàn)膩?zhàn)涌旄尚院蛢?chǔ)存性是膩?zhàn)觾蓚€(gè)重要性能，且膩?zhàn)拥目旄尚院蛢?chǔ)存性是一對(duì)矛盾體，密不可分，單獨(dú)研究哪一個(gè)性質(zhì)都是沒(méi)有意義的。本文主要通過(guò)調(diào)節(jié)促進(jìn)劑體系及用量和阻聚劑用量進(jìn)行膩?zhàn)涌旄尚耘c穩(wěn)定性的研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及配方

主灰中主要原料及配方見(jiàn)表1。

表1 主灰原料及配方

固化劑主要原料及配方見(jiàn)表2。

表2 固化劑原料及配方

1.2 膩?zhàn)又骰抑苽?/h3>

按配比將氣干型不飽和聚酯、異辛酸鈷、環(huán)烷酸銅、N，N-二甲基苯胺、對(duì)苯二酚和苯乙烯混合均勻?yàn)榻M分A;按配比將滑石粉、沉淀硫酸鋇、玻璃微珠、鈦白粉和高嶺土混合均勻?yàn)榻M分B;再將組分A和組分B混合均勻，既得膩?zhàn)又骰摇?/p>

1.3 固化劑制備

按配比將過(guò)氧化環(huán)己酮、填料和顏料等依次加入，攪拌均勻即可。

1.4 性能測(cè)試

1)膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間測(cè)定 將 m(膩?zhàn)又骰?∶m(固化劑)=100∶2比例快速混勻，再快速均勻地刮在潔凈鋼板上。在膩?zhàn)幽ど陷p放一個(gè)脫脂棉球，用嘴距棉球10～15cm沿水平方向輕吹棉球，如能吹走，且膩?zhàn)幽っ娌涣粲忻藿z，初步認(rèn)為表面干燥。再用手指輕觸膩?zhàn)幽け砻妫绺械接行┌l(fā)粘，但無(wú)膩?zhàn)诱吃谑种干希凑J(rèn)為表面干燥。從膩?zhàn)庸瓮甑侥佔(zhàn)颖砻娓稍锏臅r(shí)間即為膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間。

2)膩?zhàn)又骰曳€(wěn)定性測(cè)定 將膩?zhàn)又骰颐芊庠阱F型瓶中，放在恒溫60℃的電烘箱中，每天觀察試樣，當(dāng)試樣表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，此時(shí)的時(shí)間為試樣60℃下的穩(wěn)定時(shí)間。

3)施工適用期測(cè)定 從調(diào)配膩?zhàn)娱_(kāi)始計(jì)時(shí)到原子灰固化不能施工時(shí)為止的時(shí)間為施工適用期。

2 結(jié)果與討論

2.1 膩?zhàn)又骰也环€(wěn)定性分析

首先，在膩?zhàn)又骰抑苽溥^(guò)程中，存在力化學(xué)不穩(wěn)定性。由于膩?zhàn)又骰抑泄腆w粉料約占70%，氣干型不飽和聚酯是高分子化合物。在混合時(shí)，阻力極大，少數(shù)氣干型不飽和聚酯分子能發(fā)生機(jī)械裂解，產(chǎn)生大分子自由基引發(fā)交聯(lián)溶劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，使主灰穩(wěn)定性變差。其次，膩?zhàn)又骰以趦?chǔ)存過(guò)程中，存在熱化學(xué)不穩(wěn)定性。由于氣干型不飽和聚酯分子中含有雙鍵、叔氫、烯丙基氫等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)可在熱和主灰中某些活性物質(zhì)的引發(fā)下發(fā)生聚合反應(yīng)，使主灰穩(wěn)定性變差。包裝罐的清潔、密封及貯存的環(huán)境溫度和時(shí)間對(duì)熱化學(xué)不穩(wěn)定性影響很大。最后，原子灰體系還存在物理不穩(wěn)定性，即沉降穩(wěn)定性。本文主要研究膩?zhàn)又骰业牧瘜W(xué)不穩(wěn)定性和熱化學(xué)不穩(wěn)定性。

2.2 攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)原子灰表干時(shí)間的影響

攪拌速度快則剪切力大，易發(fā)生力化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)生較多的摩擦熱，摩擦熱促進(jìn)熱化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。攪拌時(shí)間短難以混勻，攪拌時(shí)間長(zhǎng)則發(fā)生力化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)膩?zhàn)臃€(wěn)定性不利。攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)原子灰表干時(shí)間的影響見(jiàn)表3。

表3 攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)原子灰表干時(shí)間的影響1)20℃

由表3中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，前5min升溫迅速，其后升溫緩慢，攪拌轉(zhuǎn)速越快，主灰升溫越高，表干時(shí)間越短，攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間對(duì)膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間的影響具有互補(bǔ)性。主灰升溫高，說(shuō)明攪拌摩擦力大，氣干型不飽和聚酯大分子機(jī)械斷鏈幾率提高，但5min后升溫緩慢，說(shuō)明主灰升溫主要是摩擦產(chǎn)熱，由機(jī)械斷鏈產(chǎn)生自由基，引發(fā)的聚合極少，聚合熱亦很小，溫度較高時(shí)，向環(huán)境散熱多，因此，后期升溫緩慢。在實(shí)際生產(chǎn)中如能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時(shí)除去，可以采用較高的轉(zhuǎn)速，縮短攪拌時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。本研究采用3檔攪拌10 min。

2.3 促進(jìn)劑復(fù)配對(duì)膩?zhàn)涌旄尚院头€(wěn)定性的影響

由于過(guò)氧化環(huán)己酮中同時(shí)含有H—O—O—R和R—O—O—R，異辛酸鈷和環(huán)烷酸銅是氫過(guò)氧化物的促進(jìn)劑，二甲基苯胺是過(guò)氧化物的促進(jìn)劑，同時(shí)二甲基苯胺還是異辛酸鈷的加速劑。因此選上述三種促進(jìn)劑復(fù)配，利用正交試驗(yàn)研究其對(duì)膩?zhàn)涌旄尚院头€(wěn)定性的影響，因素與水平見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 因素與水平

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表5中極差R值可見(jiàn)，二甲基苯胺對(duì)表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間和儲(chǔ)存時(shí)間均影響極小，取最低水平C1;環(huán)烷酸銅對(duì)表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間和儲(chǔ)存時(shí)間有一定影響，兼顧快干性和儲(chǔ)存期，取中間水平B2;異辛酸鈷對(duì)表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間和儲(chǔ)存時(shí)間有顯著影響，兼顧快干性和儲(chǔ)存期，取中間水平A2，因此，理論最優(yōu)方案為A2B2C1。

按理論最優(yōu)方案A2B2C1進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，表干時(shí)間為17min，實(shí)干時(shí)間為65min，60℃穩(wěn)定性5d。

2.4 阻聚劑與促進(jìn)劑體系復(fù)配對(duì)膩?zhàn)涌旄尚院头€(wěn)定性的影響

最常用的阻聚劑是對(duì)苯二酚，對(duì)苯二酚與促進(jìn)劑體系復(fù)配對(duì)膩?zhàn)涌旄尚院头€(wěn)定性的影響見(jiàn)表6。

表6 阻聚劑與促進(jìn)劑體系復(fù)配對(duì)膩?zhàn)涌旄尚院头€(wěn)定性的影響

由表6中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，阻聚劑對(duì)膩?zhàn)又鲃┓€(wěn)定性的影響大于對(duì)膩?zhàn)涌旄尚缘挠绊懀C合考慮膩?zhàn)拥目旄尚院湍佔(zhàn)又鲃┑姆€(wěn)定性，選對(duì)苯二酚用量為0.80‰，促進(jìn)劑體系用量為0.80%為宜。

2.5 膩?zhàn)有阅?/h3>

按較佳配比制得膩?zhàn)樱瑴y(cè)定其性能見(jiàn)表7。

表7 膩?zhàn)有阅?/p>

3 結(jié)論

1)促進(jìn)劑對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)拥目旄尚耘c穩(wěn)定性影響顯著，用量為0.80%較適宜。

2)阻聚劑對(duì)不飽和聚酯膩?zhàn)臃€(wěn)定性影響顯著，用量為0.8‰較適宜。

3)膩?zhàn)拥谋砀蓵r(shí)間為30min、實(shí)干時(shí)間為81 min、60℃穩(wěn)定性為 10d。

［1］王健，閆武娟.客車(chē)用原子灰常見(jiàn)缺陷原因分析［J］.客車(chē)技術(shù)與研究，2010，3(3):41-42.

［2］王錦敏.鈑(合)金原子灰的研制［J］.上海涂料，2009，47(11):19-20.

［3］季燕雄，柴雪茹，李寧，等.原子灰在汽車(chē)涂裝中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2009，(5):57-60.

［4］徐景峰，吳朝華.原子灰的性能改進(jìn)概述［J］.廣東化工，2010，37(5):8-9.

［5］李德東.提高原子灰綜合性能的研究［J］.表面技術(shù)，2010，39(3):97-99.

Quick Drying Property and Stability of Air Drying Unsaturated Polyester Putty

CHENG Xiu-lian，BA Shu-hong
(College of Equipment Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China)

The instability reasons of air drying unsaturated polyester putty were analyzed.The influences of accelerator，promoter and polymerization inhibitor on the quick drying property and stability of air drying unsaturated polyester putty were determined.The results indicate that the quick drying property and stability of polyester putty stability is obviously affected by accelerator，the optimal content of accelerator is around 0.80%.The stability of polyester putty is also influenced by the addition of polymerization inhibitor，and the optimal content of polymerization inhibitor is about 0.8‰.The skin and real drying time of putty is separately 30 min and 81min，and the stable time is 10 days at 60℃.

putty;accelerator;polymerization inhibitor;stability;quick drying properly

TQ635.3

B

1001-3849(2011)06-0025-04

2011-01-17

2011-03-29