聚酯粘度和酸值监测不饱和聚酯树脂反应终点
2019-10-21徐陈娇
徐陈娇
摘要:不饱和聚酯树脂由饱和二元酸和不饱和二元酸与二元醇缩聚反应而成。缩聚反应需要在一定温度条件下反应,温度在160-210摄氏度之间,缩聚反应的结束或者反应完全的标志是酸值或者粘度达到稳定的水平,聚酯化缩聚反应结束后加入适当比例的乙烯基单体,所得的的粘稠液体称为不饱和聚酯树脂[1]。利用缩聚反应产物的粘度与酸值变化来及时判定反应终点。
关键词:不饱和聚酯树脂;聚酯粘度;酸值;反应终点;
我国正处在工业化的高速发展时期,对不饱和聚酯树脂的使用量巨大。不饱和聚酯树脂,一般是由不饱和二元酸或者饱和二元酸与不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常,聚酯化缩聚反应是在160-210℃进行,直至达到预期的酸值和粘度,在聚酯化反應结束后,一定温度下加入一定量的乙烯基单体,搅拌均匀,这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂 [1]。
在不饱和聚酯树脂工业化生产中,及时判定聚酯化反应终点,能够确保每批产品一次性合格。反应时间长了,聚酯粘度过大,需要二次补加乙烯基单体,增加了生产成本,延长了生产周期;反应时间短了,聚酯粘度过小,影响产品性能指标及客户使用的稳定性。优选出合适的聚酯粘度和酸值为不饱和聚酯树脂的生产提供科学参考。
1实验部分
1.1 原料
苯酐(PA),顺酐(MA),二甘醇(DEG),丙二醇,苯乙烯,对苯二酚,固化剂,原材料均为工业级,材料的各项指标均符合研究实验的标准。
1.2 仪器
1000ml三口烧瓶; 温度计两支(量程0-150℃一支,0-300℃一支);电子天平(千分之一),电子天平(万分之一),循环水式多用真空泵,锥板粘度计,旋转粘度计,水泥砂浆搅拌机,压力试验机,低温恒温水浴箱,电热恒温鼓风干燥箱,电夹热套
1.3 树脂的合成
在三口圆底烧瓶中加入适量的原材料(苯酐,顺酐,二甘醇,丙二醇),升温至160℃,保温半小时后继续升温至出水,在保证柱温不超过105℃缓慢加热,料温最高升至210℃,测酸值小于55mgKOH/g。抽真空约20分钟至酸值小于40mgKOH/g。至此第二步反应结束,时长约5-7小时。降温至180℃加阻聚剂对苯二酚,继续降温至120℃加苯乙烯。等料温降至55℃以下,包装,待性能测试。
1.4 分析方法
1.4.1 液体树脂的测定
粘度,80℃热稳定性按国家标准GB/T7193-2008测定。
1.4.2 聚酯粘度测定
取适量试样于蒸发皿中,锥板粘度计设定好适当温度及转速,将试样均匀涂抹在粘度计检测器上,进行检测。
1.4.3树脂抗压强度的测定
将适量树脂,促进剂,骨料按合适比例加入砂浆搅拌机中搅拌5-7min,取出加入适量固化剂搅拌均匀加入事先做好的模具中,在室温(22±1)℃,相对湿度为(50±5)%条件下进行,试块在室温下放置24h后脱模,用压力试验机进行试块抗压强度测定。
2结果与讨论
2.1 聚酯粘度测定对不饱和树脂性能影响
为了了解不同聚酯粘度对成品树脂的性能影响,试验过程中控制不同聚酯粘度,然后抽真空(抽真空一个小时,真空度-0.08~-0.09MPa),对合成出来的不饱和聚酯树脂进行性能检测。
表1不饱和树脂性能随聚酯粘度变化表
从表1可以看出,不同聚酯粘度合成出来不饱和聚酯树脂性能有所变化,由表1可以看出通用树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情况下合成出来的不饱和聚酯树脂粘度,80℃树脂热稳,酸值最稳定。
2.2 应用于树脂锚固剂性能检测
不饱和聚酯树脂应用于树脂锚固剂试验中,树脂与填料的配比控制在1:4.0-1:6.0之间,促进剂添加量为改性树脂重量的0.5%-1.5%之间,固化剂为美亚高新材料股份有限公司生产的过氧化物含量在7%-10%的中速固化剂,固胶比4%-8%,同比情况下检测性能如下:
3 结论
一般生产中,当所用的原料相同,配方也一样,但生产的树脂质量相差悬殊,产品质量不稳定,投料方法的不同,如一步法和二步法,也影响树脂的性能。所以,要求生产质量稳定的树脂,必须对生产过程中的有关参数加以控制,一般是通过测定酸值或粘度来控制的。为什么酸值和粘度就可以判断缩聚反应进行的程度呢?因为随着反应的进行,羧基不断地和羟基发生酯化反应,使体系中的羧基浓度不断下降,反映出酸值随反应时间的增加而下降。另一方面,随着反应的进行,缩聚物的分子量不断增大,粘度就逐渐增高,所以酸值和粘度就可以判断反应进行的程度。酸值和粘度与缩聚反应进行的时间的关系如下图1。
当生产中发现酸值或者粘度出现异常时应当找出发生不正常情况的原因,然后采取补救办法。如果发现酸值偏高,延长保温时间或者延长抽真空时间,将体系的酸值粘度调整到合格范围内即可;如果发现酸值偏低,则体系的粘度一定较高,这时可再加入适量的苯乙烯单体,调整到合格的粘度即可。但是体系如果粘度太大,不饱和聚酯分子量过大,不饱和聚酯与苯乙烯单体混溶性不好,影响不饱和树脂常温储存。及时调整酸值,粘度提高不饱和树脂生产过程的一次校验合格率,提高生产效率[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情况下合成出来的不饱和聚酯树脂粘度,80℃树脂热稳,酸值,强度最稳定。不饱和聚酯树脂生产出的锚固剂性能最稳定。
参考文献:
[1]李春先.利用废聚酯薄膜制备不饱和聚酯树脂工艺研究[J].工业经济管理,2015.04.
[2]周菊兴,柏孝达.不饱和聚酯树脂[M].中国建筑工业出版社,1985.7.
(作者单位:淮南舜天合成材料有限责任公司)