UP树脂按化学结构可分为顺丁烯二酐型、间苯二甲酸酐型、双酚A型、含卤素型、乙烯基酯型等,各种树脂及配方可配制成不同性能和用途的树脂(如通用型、低收缩型等)。
UP树脂在交联反应前为透明黄色或浅黄色粘稠状液体,固化后呈坚硬、不溶、不熔、褐色半透明性的热固性塑料。其力学性能介于环氧树脂和酚醛树脂之间,但抗冲击性差,密度为1.2~1.3g/cm3,GFUP的密度为1.6~1.7g/cm3,吸水率为0.1%~1%,平均折射率为1.5,在紫外线下会发出蓝白色荧光,着色性及浸渍性良好。
UP树脂具有不同的粘度,可用室温低压成型,也可用于热压成型。
间苯型及双酚型UP耐蚀性、耐水性和耐热水性良好,一般UP树脂耐氧化介质、耐酸、耐碱及耐溶剂性不理想。
UP树脂电性能良好,间苯型、双酚型UP的耐热性较好,连续使用温度为90℃,短期使用温度为120℃。一般UP的耐热温度在80℃左右。UP树脂的阻燃性差,易燃,烟密度大,燃烧时会开裂变脆,释放苯乙烯气味。鉴于上述特性,通常采用增强、增韧、阻燃和耐热等改性UP塑料制作制品。
1.通用型UP
通用型UP为顺丁烯二酸型UP树脂,呈无色或浅黄色、蔚蓝色、粉红色到琥珀色的透明粘稠体,玻璃纤维增强料为蓝色半透明体,可室温固化,收缩大,一般为7%~8%;耐磨及刚性好,增强料比钢强韧;耐低温(-140℃),热变形温度随填料而变,一般70℃,GFUP的热变形温度可达140~200℃;吸水性小,电性能良好,低频绝缘性和耐电弧性优良(耐电弧性为120~180s);耐水、耐溶剂和耐弱酸性好,但不耐强酸、碱及氧化剂、氯烃、甲乙酮等溶剂;易燃,无毒,反应时无释放物,价格便宜,加工性好。颗粒料可作注射制品,配制溶液可作浇注料,加入砂子填料可作浇注人造大理石制品,多数用于配制SMC和BMC增强塑料。不同配方UP的特性见表11-127。其注射成型工艺条件:料筒前段温度为
表11-127 通用型不饱和聚酯树脂的牌号、原料、特性
80~90℃;树脂温度为100~110℃;注射压力为49~98MPa;注射时间为5~10s,模具温度为165~190℃;固化时间为15~50s。(续)
2.韧性UP
韧性UP为顺丁烯型UP树脂,具有韧性和冲击强度好等特性,其马丁耐热温度达275℃,玻璃钢适宜室温低压或热压成型,其他性能与通用型UP相似,可配制玻璃纤维增强UP及浇注UP。GFUP常作船体、汽车等抗冲击制品及浇注电气制品。不同配方树脂的牌号、原料及特性见表11-128,典型GFUP制品的性能见表11-129。
表11-128 韧性不饱和聚酯树脂的牌号、原料及特性
表11-129 韧性不饱和聚酯树脂玻璃纤维增强塑料、浇注料性能
3.柔性UP
柔性UP为顺丁烯型UP,相对分子质量低,粘度小,性柔,有高韧性,多数用作其他不饱聚酯及环氧树脂的增韧剂和粘度调节剂,也可配制成弹性体。其硬度为85HA,拉伸强度为34MPa,断裂伸长率为600%,100%拉伸强度为5MPa,压缩永久变形(100℃×70h)为25%,性能优于天然胶,耐油性好,可作耐油密封件或橡胶软化剂和增塑剂,也可作柔性增强纤维织物浸渍剂。不同配方品种的牌号、原料及特性见表11-130。
表11-130 柔性不饱和聚酯树牌号、原料及特性
4.耐蚀性UP
耐蚀性UP品种很多,有间苯型,双酚A型等,现简介如下:
(1)间苯型UP 可耐氧化性酸,且力学性能、耐热性和电绝缘性好,吸水性小和浸渍性好,但耐碱及耐热水性差,可配制浇注料、手糊料、层压料、缠绕料、胶衣和涂料,且广泛用于配制SMC、BMC塑料,主要用于制作耐水、耐化学腐蚀制品、涂层及衬里。不同品种的牌号、原料及特性见表11-131;典型玻璃钢及浇注料的性能见表11-132。
表11-131 间苯二甲酸型不饱和聚酯牌号、原料及特性
表11-132 间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂手糊玻璃钢、浇注料性能
①为对苯二甲酸型。
(2)双酚A型UP 双酚A型UP主要牌号有3301(天津合成材料研究所)、323(上海新华树脂厂)和197(常州235厂)。该树脂是UP中用量最大的耐蚀品种,其耐蚀性优于其他UP,在室温下只对质量分数为70%的H2SO4、100%的丁酮、苯、甲苯苯胺和二氯苯等耐蚀性差,但对一般浓度的酸、醇、丙酮、NaCl、H2O2等溶液都有优良耐蚀性,尤其是其耐碱性优良,在较高温度时除铬酸外,对酸、碱的耐蚀性也优于间苯型和通用型UP。此外,其综合性能也优良,储存期20℃时可达6个月,30℃时可达3个月。
其浸渍性良好,主要用于配制耐腐蚀增强UP塑料,如手糊玻璃钢等,可制作耐蚀玻璃钢制品(如管道、容器)、衬里、耐蚀地面等。其手糊玻璃钢的性能见表11-133。
表11-133 双酚A型不饱和聚酯树脂手糊玻璃钢的性能
①新华树脂厂323-2不饱和聚酯,增强材料为0.23mm中碱斜纹玻璃布。
②3301为天津合成材料研究所不饱和聚酯。
(3)双酚A环氧乙烯基酯UP 树脂牌号有3144、3244-1、3244-2、3344和3644等,由上海新华树脂厂等单位生产,既具有EP的耐蚀性、可挠曲性和粘接性,又具有UP的工艺性,是一种新型耐蚀UP。与双酚A型UP相比,其耐酸(除铬酸外)、耐碱和耐热水性更好,热变形温度为113℃,且固化收缩率小,力学性能优良。3200双酚A型EP乙烯基树脂UP的力学性能见表11-134。
表11-134 3200双酚A型EP乙烯基树脂UP的力学性能
该树脂宜用于配制手糊玻璃钢材料,制作大型耐蚀制品、缠绕制品、防蚀涂料及粘结剂。
(4)其他耐蚀性UP 除前面介绍的以外,还有其他耐蚀性UP品种,典型的见表11-135。
5.耐热UP
耐热UP常用酸酐类或乙烯基类树脂配制而成,具有较高的耐热性,其通常玻璃钢制品在200℃以上都能保持良好的力学性能。其耐蚀性及力学性能均优于通用型UP。不同品种的牌号、原料组成及特性见表11-136。UP与EP玻璃钢在不同温度下的力学性能比较见表11-137。
表11-135 其他耐蚀性UP树脂特性
表11-136 耐热UP树脂的牌号、原材料组成及特性
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表11-137 酚醛环氧型乙烯基酯不饱和聚酯玻璃钢与环氧玻璃钢在不同温度下力学性能的比较
①用0.2mm无碱斜纹布(经沃兰处理),手糊成型。
②上海合成树脂所生产的AFG-9031与新华树脂厂的6828环氧树脂以1∶1(质量比)混合,用0.2mm无碱布经沃兰处理,苯二甲胺为固化剂,手糊成型。
③经100℃,148h后处理,再在100℃时测定。
6.自熄性UP
自熄性UP可分两类,一类是在UP树脂中添加性能匹配的阻燃剂而成的添加型阻燃UP,另一类在反应过程中树脂结构中有阻燃基团而生成的阻燃树脂(反应型阻燃UP)。如果两者混合使用,则阻燃效果更佳。添加型阻燃UP具有良好的自熄性,但强度、耐热性和耐候性低于反应型阻燃UP。反应型阻燃UP的自熄性、热变形温度、介电性和耐蚀性均较好,但不同原料性能差别较大。不同品种的牌号、原料及特性见表11-138。几种自熄性UP制品的性能见表11-139和表11-140。
表11-138 自熄性不饱和聚酯树脂牌号、原料及特性
(续)
表11-139 7331、302、7901不饱和聚酯浇注体及其玻璃钢的性能
表11-140 ZX、ZX1浇注体及其玻璃钢性能
7.透明UP
透明性UP有多个品种,这里所指的是透光率在79%~86%,折射率接近E-玻璃的1.47~1.52(25℃)的品种,其树脂通常为微黄透明液,具有良好的光稳定性和耐候性,常用其制作透明玻璃钢,如波形瓦、屋顶和墙面采光板(如商场、体育馆和游泳池);农、林、水产养殖业温室采光材料;化工设备透明罩、管和罐材等。透明UP玻璃钢具有玻璃钢的优良性能,且耐热(比一般塑料好),透明,耐候,比玻璃安全。加入各类改性剂可配制不同性能的品种,如阻燃型、耐化学型等,不同牌号品种的特性见表11-141。透明UP玻璃钢与玻璃的性能比较见表11-142。透明UP玻璃钢的性能举例见表11-143。
表11-141 透明型不饱和聚酯树脂的牌号、原料及特性
(续)
表11-142 玻璃与透明玻璃钢的性能比较
表11-143 透明型不饱和玻璃钢性能
①采用0.2mm无碱方格布手糊成型。
②采用中碱方格布。
8.无色透明UP
无色透明UP,简称UPR,是用脂肪族二元酸或酸酐加入热氧稳定剂的无色透明树脂。其透光率接近有机玻璃,在波长为460~700nm内透光率>90%,可作透明浇注体、光学玻璃、光学仪器、飞机风窗玻璃和观赏视窗等。
9.透光阻燃UP
这里只介绍几个典型的品种。
(1)TZ-2透光阻燃UP 由天津合成材料厂生产,外观为无色透明粘稠液,无机械杂质,OI值为28.0%,可达到二级阻燃性标准,浇注体透光率>85%,折光率为1.521~1.522,热变形温度为60.5℃,巴柯尔硬度为32,弯曲强度为162.18MPa,冲击强度为8.75kJ/m2。树脂粘度低(0.18~0.25Pa·s),浸渍性好,可配制透明阻燃玻璃钢。玻璃钢的巴柯尔硬度为55,弯曲强度为330MPa,冲强度为240.8kJ/m2,透光率为85%,具有优良的抗冲击、抗弯曲、耐热、耐老化、耐候(如耐曝晒、耐氧化、耐腐蚀)等性能,且价格合理,使用方便,可用于多种工艺及连续生产制作板材。
(2)FR-922透光阻燃UP 它是添加型阻燃材料,具有优异的力学性能,弯曲强度优于国家标准,阻燃性好,发烟密度低,光学性能优良,可用于手糊、喷涂、缠绕、挤拉和模压等工艺加工玻璃钢制品,也可用于涂层和浇注工艺。其使用方法与通用型UP相同,性能见表11-144。
表11-144 FR-922透明阻燃UP的性能
(3)L-116透光阻燃UP 这种树脂是适用于连续成型加工透光阻燃玻璃钢板的专用树脂,其玻璃钢制品透光性、阻燃性和强度优良。其玻璃钢板的性能见表11-145。
表11-145 L-116透明阻燃玻璃钢板的性能
10.低收缩UP
UP树脂固化时的收缩率一般为7%~8%,南京复合材料厂开发的S-603低收缩UP树脂的收缩率可降至5%,其巴柯尔硬度为50,弯曲强度为230MPa,如加入Al(OH)3或滑石粉填料后收缩率可降至0.8%~2.4%,但拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和冲击强度会明显下降。这种树脂可适用于制作薄壁、形状复杂的玻璃钢制品和浇注制品。
11.国外不饱和聚酯简介
部分欧美国家UP生产厂商及商品名称见表11-146。
各公司的同一商品名下都有许多不同品种可供各种用途选用。
表11-146 部分欧美不饱和聚酯树脂生产厂商及其相应的商品名称
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