高聚物:不饱和聚酯合成及应用研究进展分析研究.doc
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1、毕业设计(论文)不饱和聚酯合成及应用研究进展分析研究Unsaturated polyester synthesis and application of research班 级 高聚物091 学生姓名 XXX 学号 930211012 指导教师 XXX 职称 副教授 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 2013年11月22日 一选题意义及背景不饱和聚酯树脂产品发展至今大约有70多年的历史。目前不饱和聚酯树脂产品已发展成为热固性树脂行业中最大的品种之一。在不饱和聚酯树脂的发展过程中,从产品专利、商业杂志、技术书籍等方面的技术信息层出不穷。至今每年都有上百项发明专利是关于不饱和聚酯树脂的
2、。由此可见,不饱和聚酯树脂制造和应用技术随着生产的发展也日益成熟,逐步形成了自己独特的完整的生产与应用理论的技术体系。不饱和聚酯的主要用途是用玻璃纤维增强制成玻璃钢,它具有优良的抗拉强度和冲击韧性,相对密度小,热及电绝缘性能好,还有良好的透光、耐候、耐酸和隔音等特性,价格又比环氧树脂玻璃钢便宜得多,因此广泛用于制造雷达天线罩,飞机零部件,汽车外壳,小型船艇,透明瓦楞板等建筑材料,卫生盥洗器皿以及化工设备和管道等。 二毕业设计(论文)主要内容:这次毕业设计的主要内容是简单的介绍下不饱和聚酯的概念以及它的用途,然后介绍它的合成工艺过程。对不饱和聚酯树脂的生产工艺及技术进展做详细的介绍,从工艺原理、
3、工艺流程、工艺过程、反应机理、副反应及预防控制措施等许多方面进行探讨。然后是不饱和聚酯树脂的应用。最后一个部分就是总结以及对不饱和聚酯树脂的展望。三计划进度:第一周 查阅相关文献,确定课题具体方向。书写前言,并规范论文。第二周 将所查资料汇总,修改前言,并对书写不规范的内容进行调整。第三周 书写论文正文部分,确定正文主体的大体部分的大体内容。第四周 修改论文主体部分,并探讨相关内容,书写论文的结论。第五周 修改论文正文部分定稿,完成论文其他部分包括摘要,关键词,目录。第六周 论文定稿,制作PPT文件,答辩。四毕业设计(论文)结束应提交的材料:1、毕业设计记录本2、毕业论文指导教师: 赵晓波 教
4、研室主任:赵晓波 2011年11月17日2011年11月17 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明:所提交的作品是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,内容真实可靠,不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为,本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名: 日 期: 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明:已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核,确定其内容均由学生在本
5、人指导下取得,对他人论文及成果的引用已经明确注明,不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名: 日 期: 25不饱和聚酯合成及应用研究进展李双文高聚物09113摘要:由二元酸(或酸酐)与二元醇经缩聚而制得的不饱和线型热固性树脂。这种聚酯在液态乙烯基单体(如1840苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物)中的溶液经交联固化,而成为体型结构。研究了不饱和聚酯的合成方法及其应用的进展,主要来说简单的介绍下不饱和聚酯的概念以及它的用途,然后介绍它的合成工艺过程以及对不饱和聚酯树脂的展望。详细的说明了不饱和聚酯合成过程的方法和如何实现工艺生产的过程。着重的采用了二步法的研究方法,在合成工艺方面上,应用了通用
6、型不饱和聚酯树脂合成工艺及新型的固体不饱和聚酯树脂合成工艺进行了详细的介绍,通过这样的方法来反映出不饱和聚酯树脂在合成工艺上的进展。最后通过采集数据的形式来阐述不饱和聚酯树脂在应用方面的进展情况。关键词:不饱和聚酯;合成;应用Abstract:By the dicarboxylic acid (or anhydride) and diols obtained by the polycondensation of unsaturated and linear thermosetting resin. This polyester vinyl monomer in the liquid (such
7、 as 18% to 40% styrene and methyl methacrylate or styrene mixture) in the solution by crosslinking, and a body structure. Studied the synthesis of unsaturated polyester and the progress of applications, mainly for simple unsaturated polyester was introduced to the concept and its use, and then descr
8、ibes its synthesis process and the prospects of unsaturated polyester resins. Detailed description of the unsaturated polyester synthesis methods and how to process the production process. Focus of the study using a two-step approach, aspects of the synthesis process, the application of a general-pu
9、rpose unsaturated polyester resin synthesis process and the new solid unsaturated polyester resin synthesis process was described in detail by this method to reflects the synthesis of unsaturated polyester resin in the process of progress. Finally, by collecting data in the form of unsaturated polye
10、ster resin described in the application progress.Key Words:Unsaturated polyester; synthesis; application目 录第一章 前言11.1不饱和聚酯简介11.1.1 不饱和聚酯概念11.1.2 不饱和聚酯合成方法11.1.2 不饱和聚酯性能特点11.1.3不饱和聚酯的发展状况21.2不饱和聚酯性质与应用21.2.1不饱和聚酯产品性质21.2.2不饱和聚酯树脂产品的主要应用3第二章 不饱和聚酯的合成工艺进展42.1不饱和聚酯生产原料42.2通用型不饱和聚酯的的合成工艺42.3新型固体不饱和聚酯的合成工
11、艺5 2.3.1生产固体不饱和聚酯的工艺参数. 7 2.3.2固体不饱和聚酯结构对粘结永磁塑料的影响. 8 2.3.3影响不饱和聚酯质量的因素分析及补救方法.8第三章 不饱和聚酯的应用进展. 103.1国内外不饱和聚酯发展状况.103.2国内外不饱和聚酯应用.11第四章 展望13参考文献14致谢15第一章 前言1.1不饱和聚酯简介1.1.1 不饱和聚酯的概念不饱和聚酯是由二元酸(饱和二元酸和不饱和二元酸)同二元醇,经过缩聚反应而成的一种线型聚合物1,通常以该化合物在烯烃类活性单体(如苯乙烯)中的溶液形式出现。不饱和聚酯树脂的相对密度在1.111.20左右,固化时体积收缩率较大。1.1.2 不饱
12、和聚酯的合成方法(1)熔融缩聚法以酸和醇直接混合熔融后,产生缩聚反应,除加入原料外不需加入其他组分。利用醇、水沸程差,结合惰性气体的通人量,使反应后生成的水通过分馏柱分离出来。(2)溶剂共沸脱水法是在缩聚过程中加入溶剂,如甲苯(或二甲苯),加入量为投料量的3%,利用甲苯与水形成共沸混合物的共沸点比水的沸点低的原理,可使反应生成的水迅速带出,促进缩聚反应的进行。其优点是反应比较平稳,易于掌握,产品颜色浅,但需要有一套分水回流装置,反应过程中要用甲苯,缩聚工段要防爆。另一个不足之处是溶剂与二元醇如乙二醇或丙二醇等亦会形成低沸点的共沸混合物,使二元醇的沸点降低,造成二元醇的逸失。 (3)环氧化合物法
13、 利用一元环氧化合物如环氧乙烷、环氧丙烷等替代二元醇合成不饱和聚酯。我国UPR的生产工艺与国外没有明显区别,均采用直接熔融缩聚法,即把二元醇、苯酐、顺酐 投入缩聚釜中,在惰性气体保护下高(200),生成的聚酯放入盛有苯乙烯和阻聚剂的釜中,于6080温反应混合而制得黏稠的液态树脂。反应终点一般通过酸值或黏度控制,成品一般检测外观、黏度、酸值、固体含量和凝胶时间几项指标,需要时再测试浇铸体和玻璃钢 的物理、机械等性能。我国UPR生产中除个别牌号外,均不用催化剂,近年在引进配方中有些特殊牌号需在催化剂作用下反应。较先进的工艺如加压缩聚法、环氧丙烷法等需要增加设备投资,在国外也不普遍采用,国内采用更少
14、。生产设备多数为不锈钢釜,以载热体加热。不饱和树脂的生产工艺目前以间歇生产为主。不饱和聚酯树脂的生产流程分为两步进行。第一步,使二元酸与二元醇缩聚成为一种可熔、可溶的聚酯;第二步,将此聚酯溶于一种不饱和单体,并加入必要的阻聚剂,即得产品。1.1.3不饱和聚酯树脂性能特点(1)工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化,常压下成型,工艺性能灵活,特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。(2)固化后树脂综合性能好。力学性能指标略低于环氧树脂,但优于酚醛树脂。耐腐蚀性,电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求,树脂颜色浅,可以制成透明制品。(3)品种多,适应广泛,价格较低。(4
15、)缺点是固化时收缩率较大,贮存期限短,含苯乙烯,有刺激性气体,长期接触对身体健康不利。 1.1.4 不饱和聚酯的发展状况不饱和聚酯树脂产品发展至今大约有70多年的历史。在这么短的时期内,不饱和聚酯树脂产品无论从产量还是从技术水平方面均得到了飞速的发展,目前不饱和聚酯树脂产品已发展成为热固性树脂行业中最大的品种之一。1894年,沃尔兰德首先合成出了不饱和聚酯。1930年,布莱德利等人报道了UP的固化;埃利斯发现乙烯类单体存在可大幅度提高UP固化速度。UP开始工业化使用。二次世界大战中,玻纤增强UP(聚酯玻璃钢)被用来制造军用航空雷达天线罩,促进了UP的发展。二战后,UP迅速从军用领域转向民用。我
16、国的UP工业开始于1958年。开始时主要用于军工领域,1976年后大规模向民用领域发展。1.2 不饱和聚酯性质与应用1.2.1不饱和聚酯产品性质 (1) 不饱和聚酯的物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.111.20左右,固化时体积收缩率较大,固化树脂的一些物理性质如下:耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在5060,一些耐热性好的树脂则可达120。红热膨胀系数1为(130150)10-6。力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好,耐有机溶剂的性能差,同时,树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同,可以
17、有很大的差异。介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 (2) 不饱和聚酯的化学性质 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物,在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键,而在大分子链两端各带有羧基和羟基。主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应,使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。主链上的酯键可以发生水解反应,酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后,则可以大大地降低水解反应的发生。在酸性介质中,水解是可逆的,不完全的,所以,聚酯能耐酸性介质的侵蚀;在碱性介质中,由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子,水解成为不可逆的,所以聚酯耐碱性较差。聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化
18、物或氢氧化物例如MgO,CaO,Ca(OH)2等反应,使不饱和聚酯分子链扩展,最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.11.0Pas粘性液体状树脂,在短时间内粘度剧增至103Pas以上,直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联,在合适的溶剂中仍可溶解,加热时有良好的流动性。1.2.2不饱和聚酯树脂产品的主要应用 各种不饱和聚酯未固化时是从低粘度到高粘度的液体,加入各种添加剂后加热固化,固化后即成刚性或弹性的塑料,可以是透明的或不透明的。不饱和聚酯的主要用途是用玻璃纤维增强制成玻璃钢,是增强塑料中的主要品种之一。它的成型方法有:手糊法,是在涂好脱模剂的模具上
19、先喷涂一层树脂,再铺一层增强材料,排挤气泡后再重复操作至所需厚度,最后固化脱模。层压法,是将玻璃布浸浇不饱和聚酯后,经层叠热压固化而成。它具有优良的抗拉强度和冲击韧性,相对密度小,热及电绝缘性能好,还有良好的透光、耐候、耐酸和隔音等特性,价格又比环氧树脂玻璃钢便宜得多,因此广泛用于制造雷达天线罩,飞机零部件,汽车外壳,小型船艇,透明瓦楞板等建筑材料,卫生盥洗器皿以及化工设备和管道等。 玻璃纤维增强领域(玻璃钢)、占总量5560%,主要产品:缠绕成型管、罐;SMC/BMC制品;拉挤成型制品、手糊玻璃钢制品等;浇铸领域、占总量2530%,主要产品:人造石、工艺品、钮扣等;涂料领域、占总量10%左右
20、,主要产品:涂料、原子灰、防腐地坪等;其它领域、占总量15%,主要产品:锚固剂、浇铸互感器、增韧剂、粘接剂等。第二章 不饱和聚酯的合成工艺进展不饱和聚酯是指分子主链上含有不饱和双键的聚酯,一般由饱和的二元醇与饱和的及不饱和的二元酸(或酸酐)聚合而成,它不同于醇酸树脂,醇酸树脂的双键位于侧链上,依靠空气的氧化作用交联固化。不饱和聚酯则利用其主链上的双键及交联单体(如苯乙烯)的双键由自由基型引发剂产生的活性种引发聚合、交联固化,空气中的氧气有阻聚作用。不饱和聚酯中含有一定量的活性很大的不饱和双键,又有作为稀释剂的活性单体。但在常温下,聚合成膜反应很难发生。为使具有的双键能够迅速反应成膜,必须使用引
21、发剂,引发剂就是能使线型的热固性树脂在常温或加热条件下变成不溶不熔的体型结构的聚合物。但是引发剂在常温分解的速度是很慢的,为此还要应用一种能够促进引发快速进行的促进剂。引发剂与促进剂要配套使用,使用过氧化环乙酮作引发剂时,环烷酸钴是有效的促进剂,当使用BPO作引发剂时,二甲基苯胺是理想的促进剂。引发剂为强氧化剂,而促进剂为还原剂,二者复合构成氧化还原引发体系。2.1不饱和聚酯生产原材料不饱和二元酸:生产不饱和聚酯经常使用的不饱和二元酸是顺丁烯二酸酐,其次是反丁烯二酸。饱和二元酸:邻苯二甲酸酐,间苯二甲酸,对苯二甲酸,己二酸,四氯邻苯二甲酸酐,四溴邻苯二甲酸酐,桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐,六氯桥亚
22、甲基邻苯二甲酸酐。二元醇:丙二醇,乙二醇,一缩二乙二醇,一缩二丙二醇,新戊二醇,二溴新戊二醇,双酚A衍生物,氢化双酚A,烯丙醇。交联单体:苯乙烯,其他苯的乙烯基衍生物,邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP),甲基丙烯酸甲酯,三聚氰酸三烯丙酯。引发剂:常用的常温引发剂是过氧化环己酮(CHP)和过氧化甲乙酮(MEKP);中温引发剂是过氧化二苯甲酰;高温引发剂是二过氧化缩酮类。2.2 通用型不饱和聚酯的的合成工艺191*聚酯树脂是典型的通用型树脂(以下以191*)聚酯树脂为例进行介绍。它是有丙二醇、苯酐顺酐按一定的配比,在160210经缩聚而制的,再加入阻聚剂、石蜡及苯乙烯、光稳定剂等,与7080下混溶后得到
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