聚酯粘度和酸值監測不飽和聚酯樹脂反應終點

徐陳嬌

摘要：不飽和聚酯樹脂由飽和二元酸和不飽和二元酸與二元醇縮聚反應而成?？s聚反應需要在一定溫度條件下反應，溫度在160-210攝氏度之間，縮聚反應的結束或者反應完全的標志是酸值或者粘度達到穩定的水平，聚酯化縮聚反應結束后加入適當比例的乙烯基單體，所得的的粘稠液體稱為不飽和聚酯樹脂[1]。利用縮聚反應產物的粘度與酸值變化來及時判定反應終點。

關鍵詞：不飽和聚酯樹脂；聚酯粘度；酸值；反應終點；

我國正處在工業化的高速發展時期，對不飽和聚酯樹脂的使用量巨大。不飽和聚酯樹脂，一般是由不飽和二元酸或者飽和二元酸與不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應是在160-210℃進行，直至達到預期的酸值和粘度，在聚酯化反應結束后，一定溫度下加入一定量的乙烯基單體，攪拌均勻，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂 [1]。

在不飽和聚酯樹脂工業化生產中，及時判定聚酯化反應終點，能夠確保每批產品一次性合格。反應時間長了，聚酯粘度過大，需要二次補加乙烯基單體，增加了生產成本，延長了生產周期；反應時間短了，聚酯粘度過小，影響產品性能指標及客戶使用的穩定性。優選出合適的聚酯粘度和酸值為不飽和聚酯樹脂的生產提供科學參考。

1實驗部分

1.1 原料

苯酐（PA），順酐（MA），二甘醇（DEG），丙二醇，苯乙烯，對苯二酚，固化劑，原材料均為工業級，材料的各項指標均符合研究實驗的標準。

1.2 儀器

1000ml三口燒瓶； 溫度計兩支（量程0-150℃一支，0-300℃一支）；電子天平（千分之一），電子天平（萬分之一），循環水式多用真空泵，錐板粘度計，旋轉粘度計，水泥砂漿攪拌機，壓力試驗機，低溫恒溫水浴箱，電熱恒溫鼓風干燥箱，電夾熱套

1.3 樹脂的合成

在三口圓底燒瓶中加入適量的原材料（苯酐，順酐，二甘醇，丙二醇），升溫至160℃，保溫半小時后繼續升溫至出水，在保證柱溫不超過105℃緩慢加熱，料溫最高升至210℃，測酸值小于55mgKOH/g。抽真空約20分鐘至酸值小于40mgKOH/g。至此第二步反應結束，時長約5-7小時。降溫至180℃加阻聚劑對苯二酚，繼續降溫至120℃加苯乙烯。等料溫降至55℃以下，包裝，待性能測試。

1.4 分析方法

1.4.1 液體樹脂的測定

粘度，80℃熱穩定性按國家標準GB/T7193-2008測定。

1.4.2 聚酯粘度測定

取適量試樣于蒸發皿中，錐板粘度計設定好適當溫度及轉速，將試樣均勻涂抹在粘度計檢測器上，進行檢測。

1.4.3樹脂抗壓強度的測定

將適量樹脂，促進劑，骨料按合適比例加入砂漿攪拌機中攪拌5-7min，取出加入適量固化劑攪拌均勻加入事先做好的模具中，在室溫（22±1）℃，相對濕度為（50±5）%條件下進行，試塊在室溫下放置24h后脫模，用壓力試驗機進行試塊抗壓強度測定。

2結果與討論

2.1 聚酯粘度測定對不飽和樹脂性能影響

為了了解不同聚酯粘度對成品樹脂的性能影響，試驗過程中控制不同聚酯粘度，然后抽真空（抽真空一個小時，真空度-0.08～-0.09MPa），對合成出來的不飽和聚酯樹脂進行性能檢測。

表1不飽和樹脂性能隨聚酯粘度變化表

從表1可以看出，不同聚酯粘度合成出來不飽和聚酯樹脂性能有所變化，由表1可以看出通用樹脂真空前聚酯椎板粘度控制在0.1-0.3Pa.s（120℃），真空后聚酯椎板粘度控制在0.2-0.4Pa.s（140℃），真空后酸值25-30mgKOH/g情況下合成出來的不飽和聚酯樹脂粘度，80℃樹脂熱穩，酸值最穩定。

2.2 應用于樹脂錨固劑性能檢測

不飽和聚酯樹脂應用于樹脂錨固劑試驗中，樹脂與填料的配比控制在1：4.0-1：6.0之間，促進劑添加量為改性樹脂重量的0.5%-1.5%之間，固化劑為美亞高新材料股份有限公司生產的過氧化物含量在7%-10%的中速固化劑，固膠比4%-8%，同比情況下檢測性能如下：

3 結論

一般生產中，當所用的原料相同，配方也一樣，但生產的樹脂質量相差懸殊，產品質量不穩定，投料方法的不同，如一步法和二步法，也影響樹脂的性能。所以，要求生產質量穩定的樹脂，必須對生產過程中的有關參數加以控制，一般是通過測定酸值或粘度來控制的。為什么酸值和粘度就可以判斷縮聚反應進行的程度呢？因為隨著反應的進行，羧基不斷地和羥基發生酯化反應，使體系中的羧基濃度不斷下降，反映出酸值隨反應時間的增加而下降。另一方面，隨著反應的進行，縮聚物的分子量不斷增大，粘度就逐漸增高，所以酸值和粘度就可以判斷反應進行的程度。酸值和粘度與縮聚反應進行的時間的關系如下圖1。

當生產中發現酸值或者粘度出現異常時應當找出發生不正常情況的原因，然后采取補救辦法。如果發現酸值偏高，延長保溫時間或者延長抽真空時間，將體系的酸值粘度調整到合格范圍內即可；如果發現酸值偏低，則體系的粘度一定較高，這時可再加入適量的苯乙烯單體，調整到合格的粘度即可。但是體系如果粘度太大，不飽和聚酯分子量過大，不飽和聚酯與苯乙烯單體混溶性不好，影響不飽和樹脂常溫儲存。及時調整酸值，粘度提高不飽和樹脂生產過程的一次校驗合格率，提高生產效率[2]。

真空前聚酯椎板粘度控制在0.1-0.3Pa.s（120℃），真空后聚酯椎板粘度控制在0.2-0.4Pa.s（140℃），真空后酸值25-30mgKOH/g情況下合成出來的不飽和聚酯樹脂粘度，80℃樹脂熱穩，酸值，強度最穩定。不飽和聚酯樹脂生產出的錨固劑性能最穩定。

參考文獻：

[1]李春先.利用廢聚酯薄膜制備不飽和聚酯樹脂工藝研究[J].工業經濟管理，2015.04.

[2]周菊興，柏孝達.不飽和聚酯樹脂[M].中國建筑工業出版社，1985.7.

（作者單位：淮南舜天合成材料有限責任公司）