聚环氧丙烷醚聚氨酯改性不饱和树脂
不饱和聚酯树脂是近代塑料工业发展中的一个十分重要的种类, 不饱和聚酯树脂具有优良的性能、便捷的加工、低廉的成本等优点，应用十分的广泛。伴随着不饱和聚酯树脂行业的迅速发展，不饱和聚酯树脂逐渐显现出一些缺点，比如不饱和聚酯树脂一般存在着较差的韧性, 较差的强度等缺点,从而限制了不饱和聚酯树脂应用范围。 本文对聚醚多元醇型聚氨酯预聚物的合成、聚氨酯预聚物改性不饱和聚酯树脂及其性能进行了研究。以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚多元醇（PPG）、二月桂酸二丁基锡为原料制备聚醚多元醇型聚氨酯预聚物（TDI与PPG的物质的量之比分别为1.5:1、2.0:1、2.5:1）；将计算量的聚氨酯预聚物与不饱和聚酯树脂共混(聚氨酯预聚物的质量分数分别为5%、10%、15%、20%)，最后以过氧化甲乙酮为引发剂（质量分数1%）、以环烷酸钴为促进剂(质量分数0.2%)加入共混体系中制备聚醚多元醇型聚氨酯改性的不饱和树脂。通过红外光谱(FTIR)、热失重(TGA)等仪器对制备的聚醚多元醇型聚氨酯改性的不饱和树脂进行分析测试。实验结果表明，聚氨酯改性不饱和聚酯树脂的反应过程中生成了羰基，改性后的不饱和聚酯树脂的耐热性、拉伸性能、硬度都得到了提升。关键词：聚氨酯；不饱和聚酯树脂 ；改性目录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 不饱和聚酯树脂的分类 1
1.3 不饱和聚酯树脂的相关应用 1
1.4 不饱和聚酯树脂的主要化学反应 2
1.4.1 不饱和聚酯的缩聚反应 2
1.4.2 线性聚酯分子量的控制 3
1.4.3 不饱和聚酯的加聚反应 3
1.5 不饱和聚酯树脂的国外研究现状 4
1.5.1 不饱和聚酯树脂的增韧改性 5
1.5.2 不饱和聚酯树脂的低收缩改性 7
1.5.2.1 脂类和聚苯乙烯类 7
1.5.2.2 组合型低收缩率 8
1.5.2.3 合成新型固化低收缩率UPR 9
1.5.3 不饱和聚酯树脂的阻燃改性 9
1.6 聚氨酯概述 10
1.6.1 聚氨酯的主要原料 10
1.6.2 聚氨酯合成化学反应式 12<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2 不饱和聚酯树脂的低收缩改性 7
1.5.2.1 脂类和聚苯乙烯类 7
1.5.2.2 组合型低收缩率 8
1.5.2.3 合成新型固化低收缩率UPR 9
1.5.3 不饱和聚酯树脂的阻燃改性 9
1.6 聚氨酯概述 10
1.6.1 聚氨酯的主要原料 10
1.6.2 聚氨酯合成化学反应式 12
1.7 选题的目的及意义 13
第二章 实验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器 14
2.3 不饱和聚酯树脂的制备 15
2.4 红外测试 16
2.5 热重测试 16
2.6 力学性能测试 16
2.6.1 拉伸性能测试 16
2.6.2 硬度测试 16
2.7 数据处理 17
第三章 结果与讨论 18
3.1 不饱和聚酯树脂的红外光谱分析 18
3.2 热重分析 20
3.3 硬度分析 21
3.4 力学性能分析 21
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
第一章 绪论
1.1 前言
不饱和聚酯树脂因其力学性能良好，且价格低廉，性价比高，在建筑、农业、工业和国防等方面广泛的应用，是一种十分重要的热固性树脂。但是其缺点如收缩率高、固化后脆性大等特点也随着人们不断的发展不饱和聚酯树脂，提高他的性能而不断的显现出来。聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，其具有优良的力学性能和化学性能，可以通过添加聚氨酯弹性体和不饱和聚酯树脂共混，很好的将不饱和聚酯树脂的缺点改良。然而不饱和聚酯树脂的高结晶度使其不能和聚氨酯相溶，所以二者简单的共混虽然可以有效改善不饱和聚酯树脂的缺点，但是使得其物理性能大大的降低，这就是所谓的鱼与熊掌不可兼得吧。
1.2 不饱和聚酯树脂的分类
目前有很多不饱和聚酯树脂的类型以及多样的规格[1]。一般的，按照不同使用性能特点和加工成型方法可以将不饱和聚酯树脂进行分类，按照使用的性能特征来分类：可分为人工大理石树脂、通用型树脂、阻燃性树脂、耐化学性树脂、透明型树脂、柔性树脂、钮扣树脂、玛瑙型树脂、胶衣型树脂、差收缩性树脂和泡沫型树脂等；按照加工成型方式分类：可分为喷射成型树脂、手糊成型树脂、挤拉成型树脂、模压成型树脂、团状或者片状模塑料树脂、连续制板树脂、浇铸成型树脂等[2]。
1.3 不饱和聚酯树脂的相关应用
在早期主要将不饱和聚酯树脂应用于涂料方面，在1941年开始将其用于浇注。在1942年以后，由于聚酯玻璃钢的加工便捷且强度大，导致了聚酯玻璃钢的飞速发展。现如今，其聚酯消耗量在聚酯总消耗量中占有60%以上的比例。而其他的废玻璃钢中的消耗量所占比例也逐渐提升，且被广泛的应用，比如耐化学腐蚀的地板；装饰铸塑件和电器浇铸；无溶剂的聚酯清漆；铸塑钮扣，尤其是珠光钮扣；用作陶瓷或铸铁制的排水管的密封和螺母的定位胶；聚酯腻子、胶泥等[3] 。
1.4 不饱和聚酯树脂的主要化学反应
二元酸与二元醇进的缩聚酯化反应是不饱和聚酯树脂的最主要的化学反应。反应完成后会产生不饱和的链型聚酯大分子，经由其中的不饱和双键再和交联单体中的双键产生交联，从而形成了网状三向构造的大分子。此时就涉及到了二元酸和二元醇的缩聚反应以及聚酯链分子与交联单体的加聚反应。
1.4.1 不饱和聚酯的缩聚反应
在不饱和聚酯配方中，通常含有饱和二元酸和不饱和二元酸以及一种或两种二元醇，这种由三种以上的单体同时进行缩聚反应的过程，称共缩聚反应，其反应规律和基本的缩聚反应相同，但增加反应过程和产物结构上的复杂性[2]。
其链式大分子的形成方式是逐步进行的，即为一个二元醇分子和一个二元酸分子进行酯化反应，然后生成了分子中一端为羧基、一端为羟基的酯分子，说得产物会进一步和二元醇或者二元酸发生酯化反应，分子链不断增长，且分子链的增长是一个逐步反应，而且每一步反应都为可逆平衡反应，每一步的产物都可以独立存在，这点和缩聚反应基本相同。在分子链增长的过程当中，聚合物之间的端基官能团会发生相互碰撞，这种碰撞也会发生反应从而使得分子链增长。
在产生聚酯的反应过程中，低分子副产物是水，且水分子一直被消除，进而打破了化学平衡，就会形成高分子量的聚酯化合物。
1.4.2 线性聚酯分子量的控制
结构单元的数均聚合度和平均分子量的乘积为数均分子量，即
=×=×(1+r)/[2r(1p)+(1一r)] (1．1)
上式中，是数均分子量、是数均聚合度、是结构单元的平均分子量、P是反应程度，r是摩尔系数；在缩聚反应中，可以用酸值的测定来求得反应程度：
P=(No一N）/No=lA/A0 (1.2)
A是测定时的酸值(代表为反应掉的羧基官能团数) ；A0是起始酸值，所以数均分子量可以按下式计算：
=×(1+r)/[2r(A/Ao)+(1r)] (1.3)
基本上，反应终点[2]通常在不饱和聚酯的酯化反应进行到95％左右时。被测物的分子量控制在800以上，如果分子量太低的话，则影响到最终成品的性能，原材料相同但是摩尔比不同，使得制品在相近的
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 不饱和聚酯树脂的分类 1
1.3 不饱和聚酯树脂的相关应用 1
1.4 不饱和聚酯树脂的主要化学反应 2
1.4.1 不饱和聚酯的缩聚反应 2
1.4.2 线性聚酯分子量的控制 3
1.4.3 不饱和聚酯的加聚反应 3
1.5 不饱和聚酯树脂的国外研究现状 4
1.5.1 不饱和聚酯树脂的增韧改性 5
1.5.2 不饱和聚酯树脂的低收缩改性 7
1.5.2.1 脂类和聚苯乙烯类 7
1.5.2.2 组合型低收缩率 8
1.5.2.3 合成新型固化低收缩率UPR 9
1.5.3 不饱和聚酯树脂的阻燃改性 9
1.6 聚氨酯概述 10
1.6.1 聚氨酯的主要原料 10
1.6.2 聚氨酯合成化学反应式 12<
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2 不饱和聚酯树脂的低收缩改性 7
1.5.2.1 脂类和聚苯乙烯类 7
1.5.2.2 组合型低收缩率 8
1.5.2.3 合成新型固化低收缩率UPR 9
1.5.3 不饱和聚酯树脂的阻燃改性 9
1.6 聚氨酯概述 10
1.6.1 聚氨酯的主要原料 10
1.6.2 聚氨酯合成化学反应式 12
1.7 选题的目的及意义 13
第二章 实验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器 14
2.3 不饱和聚酯树脂的制备 15
2.4 红外测试 16
2.5 热重测试 16
2.6 力学性能测试 16
2.6.1 拉伸性能测试 16
2.6.2 硬度测试 16
2.7 数据处理 17
第三章 结果与讨论 18
3.1 不饱和聚酯树脂的红外光谱分析 18
3.2 热重分析 20
3.3 硬度分析 21
3.4 力学性能分析 21
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
第一章 绪论
1.1 前言
不饱和聚酯树脂因其力学性能良好，且价格低廉，性价比高，在建筑、农业、工业和国防等方面广泛的应用，是一种十分重要的热固性树脂。但是其缺点如收缩率高、固化后脆性大等特点也随着人们不断的发展不饱和聚酯树脂，提高他的性能而不断的显现出来。聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，其具有优良的力学性能和化学性能，可以通过添加聚氨酯弹性体和不饱和聚酯树脂共混，很好的将不饱和聚酯树脂的缺点改良。然而不饱和聚酯树脂的高结晶度使其不能和聚氨酯相溶，所以二者简单的共混虽然可以有效改善不饱和聚酯树脂的缺点，但是使得其物理性能大大的降低，这就是所谓的鱼与熊掌不可兼得吧。
1.2 不饱和聚酯树脂的分类
目前有很多不饱和聚酯树脂的类型以及多样的规格[1]。一般的，按照不同使用性能特点和加工成型方法可以将不饱和聚酯树脂进行分类，按照使用的性能特征来分类：可分为人工大理石树脂、通用型树脂、阻燃性树脂、耐化学性树脂、透明型树脂、柔性树脂、钮扣树脂、玛瑙型树脂、胶衣型树脂、差收缩性树脂和泡沫型树脂等；按照加工成型方式分类：可分为喷射成型树脂、手糊成型树脂、挤拉成型树脂、模压成型树脂、团状或者片状模塑料树脂、连续制板树脂、浇铸成型树脂等[2]。
1.3 不饱和聚酯树脂的相关应用
在早期主要将不饱和聚酯树脂应用于涂料方面，在1941年开始将其用于浇注。在1942年以后，由于聚酯玻璃钢的加工便捷且强度大，导致了聚酯玻璃钢的飞速发展。现如今，其聚酯消耗量在聚酯总消耗量中占有60%以上的比例。而其他的废玻璃钢中的消耗量所占比例也逐渐提升，且被广泛的应用，比如耐化学腐蚀的地板；装饰铸塑件和电器浇铸；无溶剂的聚酯清漆；铸塑钮扣，尤其是珠光钮扣；用作陶瓷或铸铁制的排水管的密封和螺母的定位胶；聚酯腻子、胶泥等[3] 。
1.4 不饱和聚酯树脂的主要化学反应
二元酸与二元醇进的缩聚酯化反应是不饱和聚酯树脂的最主要的化学反应。反应完成后会产生不饱和的链型聚酯大分子，经由其中的不饱和双键再和交联单体中的双键产生交联，从而形成了网状三向构造的大分子。此时就涉及到了二元酸和二元醇的缩聚反应以及聚酯链分子与交联单体的加聚反应。
1.4.1 不饱和聚酯的缩聚反应
在不饱和聚酯配方中，通常含有饱和二元酸和不饱和二元酸以及一种或两种二元醇，这种由三种以上的单体同时进行缩聚反应的过程，称共缩聚反应，其反应规律和基本的缩聚反应相同，但增加反应过程和产物结构上的复杂性[2]。
其链式大分子的形成方式是逐步进行的，即为一个二元醇分子和一个二元酸分子进行酯化反应，然后生成了分子中一端为羧基、一端为羟基的酯分子，说得产物会进一步和二元醇或者二元酸发生酯化反应，分子链不断增长，且分子链的增长是一个逐步反应，而且每一步反应都为可逆平衡反应，每一步的产物都可以独立存在，这点和缩聚反应基本相同。在分子链增长的过程当中，聚合物之间的端基官能团会发生相互碰撞，这种碰撞也会发生反应从而使得分子链增长。
在产生聚酯的反应过程中，低分子副产物是水，且水分子一直被消除，进而打破了化学平衡，就会形成高分子量的聚酯化合物。
1.4.2 线性聚酯分子量的控制
结构单元的数均聚合度和平均分子量的乘积为数均分子量，即
=×=×(1+r)/[2r(1p)+(1一r)] (1．1)
上式中，是数均分子量、是数均聚合度、是结构单元的平均分子量、P是反应程度，r是摩尔系数；在缩聚反应中，可以用酸值的测定来求得反应程度：
P=(No一N）/No=lA/A0 (1.2)
A是测定时的酸值(代表为反应掉的羧基官能团数) ；A0是起始酸值，所以数均分子量可以按下式计算：
=×(1+r)/[2r(A/Ao)+(1r)] (1.3)
基本上，反应终点[2]通常在不饱和聚酯的酯化反应进行到95％左右时。被测物的分子量控制在800以上，如果分子量太低的话，则影响到最终成品的性能，原材料相同但是摩尔比不同，使得制品在相近的
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