3.树脂辅助材料的开发及发展动向
近年来,随着我国玻璃钢工业的发展,特别是引进了先进的机械成型工艺技术和设备,迫切需要开发适用于这些技术的引发剂和促进剂。目前,国内已经出现了专业生产玻璃钢助剂的化工厂,并已开发出过氧化甲乙酮,过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、过氧化已酸叔丁酯(TBPO)等新型引发剂,以及无色促进剂等新产品。 3.1 常温固化系统
玻璃钢的手糊成型工艺、喷射成型工艺、RTM工艺、纤维缠绕工艺和胶衣喷涂工艺,以及不饱和聚酯树脂 的浇铸成型制品、内衬、装饰板和木工涂料一般采用常温固化系统。
常温固化系统一般采用由在室温条件下稳定的有机过氧化物和促进剂组成的氧化还原系统。主要是过氧化酮类引发剂和环烷酸钴固化系统、过氧化苯甲酰和叔胺固化系统。其中尤以过氧化酮和环酸钴固化系统,由于具有固化完全,成型条件宽等优点,所以应用特别广泛。
目前国外玻璃钢工业和人造大理石等工业大多使用过氧化甲乙酮,根据过氧化甲乙酮引发剂组成的不同(主要是活性氧含量不同),一般可以分为快固型、慢固型和通用型几种,它们的 固化速度也不同,可根据工艺要求的凝胶时间选用。
对于喷射成型工艺,已经开发出专用喷射成型工艺的过氧化甲乙酮,它同普通过氧化甲乙酮相比,具有粘度随温度的变化小等优点,可用于低温外部混合 喷射成型工艺、因此,可在冬季或寒冷地区应用。 RTM成型工艺是近年来发展最为迅速的玻璃钢成型工艺之一,它同手糊成型工艺和喷射成型工艺相比,具有苯乙烯挥发量少,作业环境好,生产效率高,制品质量稳定,并且可以做到制品二面光滑等优点。国 外RTM成型使用过氧化乙酰丙酮引发剂。
常温引发剂的其它进展还有:已开发成功用于手 糊成型和喷射成型的染色过氧化甲乙酮,用于大型玻 璃钢制品的引发剂,可减少玻璃钢制品发绿的引发剂, 用于耐腐蚀玻璃钢制品和含有反应性稀释剂的胶衣的 引发剂。
近年来,国内已有多家化工厂开发成功无色促进剂,仍使用环烷酸钴作为主要组分,但据资料介绍,如使用无色促进组分,可以进一步减少玻璃钢制品的着色。 3.2 中温固化系统
选择中温固化系统的关键是要兼顾玻璃钢制品的成型温度、成型周期和树脂混合物的适用期。中温固化系统可分为二类:一类是由过氧化酯和二酰基过氧化物等分解温度较高的有机过氧化物和促进剂组成的 氧化还原系统,另一类是分解温度较低的有机过氧化物。
在用连续成型工艺制造玻璃钢波形瓦、平板等制品时,必须对树脂进行加热,以降低
树脂的粘度、改善树脂对玻璃纤维浸透性能。国内目前一般采用过氧化环已酮、过氧化苯甲酰和环烷酸钴组成的固化系统。国外则使用以下二类固化系统:一类是由过氧化甲乙酮同钴促进剂组成,另一类是由异丙基过氧化氢(CHPO)、过氧化苯甲酰和特殊促进剂组成。
为适应拉挤成型工艺的需要,近年来已开发出用于拉挤成型工艺的性能更加优越的过氧化二碳酸酯、二烷基过氧化物等引发剂。
近年来,浇铸成型工艺制造的人造大理石和人造玛瑙浴缸等卫生洁具获得了很大的发展。由于对这类 制品的外观要求比较高,并且要求能耐热水的作用, 所以一般不能使用由过氧化甲乙酮和钴促进剂组成的 固化系统。在这种情况下,必须使用过氧化(2-乙基)已酸叔丁酯(过氧辛酸叔丁酯)。这一用途中的最近 进展是已经开发出能进一步改进制品表面质量并提高生产效率的新型引发剂过氧化辛酸叔已酯(THPO)和过氧化二碳双(4-叔丁基环已酯)TCP。正在开发中的低温低压模塑料,由于比传统的SMC能节省投资和模具费用,所以是一种有发展前途的新工艺,用于这一新工艺的引发剂为过氧化叔戊酯类过氧化物。 3.3 高温固化系统
高温成型工艺主要是SMC和BMC工艺,它们的成型温度一般在100℃以上,在这些成型工艺中必须使用高 温固化系统。
用于SMC和BMC的标准引发剂是过氧化苯甲酸叔丁酯。近年来,为了提高SMC和BMC的生产效率,已经开 发并使用多种新型的过氧化物,一种是过氧化缩酮类 过氧化物。它的优点是性能稳定,因此能提高树脂混 合物的适用期,特别是当它同过氧化苯甲酸丁酯混合 使用时,可以显著改善SMC在模具内的流动性,增加固 化速度。另一种新型引发剂是过氧化-碳酸酯(BIC)。 它们与过氧化苯甲酸叔丁酯相比,适用期和制品的外 观质量相近,但固化速度更快,残留单体更低。
此外,过氧化苯甲酸叔丁酯的叔已基和叔戊基衍生物也是引人注目的新型引发剂,它们与过氧化苯甲 酸叔丁酯相比,也具有固化速度快,残留苯乙烯量小 等优点。 3.4 新的固化系统 3.4.1 双组分引发剂
过氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化缩酮类过氧化物共用,可以显著改善SMC的流动性,提高固化速度。其它常用双组分引发剂系统还有:过氧化苯甲酰和过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰和过氧化环已酮、二叔丁基过 氧化物(DTPB)和叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰和异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物、 过氧化环己酮和叔丁基过氧化氢、以及过氧化甲乙酮和过氧化苯甲酸叔丁酯等。
近年来,特别在高温固化系统中,为了提高生产效率,广泛使用以过氧化二碳酸双(4-叔丁基环已酯) 酯为基础的双组分引发剂。据报道,最近正在研究有机过氧化物和无机过氧化物双组分固化系统。 3.4.2 光固化引发剂
上述固化系统都存在这样一个问题,即不能完全 兼顾系统的性能要求,也就是说难
以做到固化速度快, 又能使树脂混合物具有很长的适用期。采用光固化引 发剂,则可以达到上述目的。
3.4.3 使用阻聚剂的固化系统
在不饱和聚酯树脂中加入少量阻聚剂起到阻聚作 用,因而能控制固化速度。阻聚剂按其作用可分为抑 制剂和链转移剂二类。目前,作为抑制剂使用的主要 有对苯醌、对甲苯醌、氢醌和对叔丁基邻基二酚等苯 醌类和多价苯酚类化合物。作为链转移剂使用的主要 是硫醇类化合物,如十二烷基硫醇。
最近开发成功一种链转移剂α-甲基苯乙烯二聚物,在SMC成型工艺中使用可降低树脂固化中的发热量, 不使产品发黄。 4.国内外差距
我国的不饱和聚酯树脂和辅料的开发、研究、应用虽然也取得了一定的进步,但由于受基础原料、基础研究工作等各方面的制约,与国外相比还存在着差距。
我国不饱和聚酯树脂年产量与发达国家差距很大, 只是世界总量的1/8。据报道,美国主要生产厂家的 不饱和聚酯生产能力为84万多吨,设备利用率达75%; 西欧主要生产厂家生产能力为73万吨,设备利用率为 60%,日本主要生产厂家生产能力为29万多吨,设备利用率超过80%。而我国生产不饱和聚酯树脂的所有厂家总和仅15 万吨,不及美国最大一家公司的产量,设备利用率也 只有65%。
我国的品种软件与世界千种以上的品种软件且大部分形成批量生产相比,差距很大。造成这种情况的原因有:(1)新品种树脂受到原材料短缺的限制,尤其是高质量化工原材料;很多新的原料我国能生产,但技术指标达不到要求,如果进口,价格昂贵。(2) 新品种树脂的开发应用有的需要使用新的装置和成型技术,而这些工作不只是靠树脂生产厂家能解决的, 需要树脂用户、玻璃钢产品的用户一起努力协作解决;另外,先进装置的研制、使用、维修受到我国基础工 作水平不高的制约。(3)技术开发力量不足。我国进行不饱和聚酯树脂研究的科研院所不多,国内树脂生 产厂中也仅有少数几家设有应用开发研究所,多数厂 家不能开发新的树脂品种软件。(4)树脂的助剂生产 品种少,不配套。当前大量的助剂还需进口,增加成 本。最近几年,国家狠抓产品质量,对提高不饱和聚 酯树脂的质量和信誉起到了很大促进作用,但纵观全 国,由于70%的小型树脂厂技术力量薄弱,生产设备、 生产条件、检测手段差,原材料质量不能保证,结果 是大量不合格的聚酯产品充斥市场,影响声誉。
我国不饱和聚酯树脂价格高,品种不多的主要因素是原材料国产化问题。通用化工原材料不能完全由 国内解决,势必进口,无形中增加成本,国内精细化工产品品种少,质量不能满足使用要求,对新品种树 脂的开发和生产带来不利影响。就形势而言,随着国内大石化逐个投产,大宗树脂用化工原料市场矛盾会逐步缓解。用于树脂的精细化工产品,看来仍未被重视,所以如何解决质优价廉的化工原材料是影响不饱和聚酯树脂生产发展的关键,希望国家有关部门协调 解决化工原料问题。
总之,随着世界不饱和聚酯树脂的发展,我国不饱和聚酯树脂工业发展必将向集约化、大型化产业发展。玻璃钢成型技术的开发,对树脂品种的质量要求越来越高,因此,我
们从事不饱和聚酯树脂的生产企业必须放眼未来,联合起来,以优质的产品去为玻璃 钢行业服务,以高品质的玻璃钢产品去竟争市场,占领市场。
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