聚酯粘度和酸值監(jiān)測(cè)不飽和聚酯樹脂反應(yīng)終點(diǎn)

徐陳嬌

摘要：不飽和聚酯樹脂由飽和二元酸和不飽和二元酸與二元醇縮聚反應(yīng)而成。縮聚反應(yīng)需要在一定溫度條件下反應(yīng)，溫度在160-210攝氏度之間，縮聚反應(yīng)的結(jié)束或者反應(yīng)完全的標(biāo)志是酸值或者粘度達(dá)到穩(wěn)定的水平，聚酯化縮聚反應(yīng)結(jié)束后加入適當(dāng)比例的乙烯基單體，所得的的粘稠液體稱為不飽和聚酯樹脂[1]。利用縮聚反應(yīng)產(chǎn)物的粘度與酸值變化來(lái)及時(shí)判定反應(yīng)終點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：不飽和聚酯樹脂；聚酯粘度；酸值；反應(yīng)終點(diǎn)；

我國(guó)正處在工業(yè)化的高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)不飽和聚酯樹脂的使用量巨大。不飽和聚酯樹脂，一般是由不飽和二元酸或者飽和二元酸與不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應(yīng)是在160-210℃進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值和粘度，在聚酯化反應(yīng)結(jié)束后，一定溫度下加入一定量的乙烯基單體，攪拌均勻，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂 [1]。

在不飽和聚酯樹脂工業(yè)化生產(chǎn)中，及時(shí)判定聚酯化反應(yīng)終點(diǎn)，能夠確保每批產(chǎn)品一次性合格。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)了，聚酯粘度過大，需要二次補(bǔ)加乙烯基單體，增加了生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期；反應(yīng)時(shí)間短了，聚酯粘度過小，影響產(chǎn)品性能指標(biāo)及客戶使用的穩(wěn)定性。優(yōu)選出合適的聚酯粘度和酸值為不飽和聚酯樹脂的生產(chǎn)提供科學(xué)參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

苯酐（PA），順酐（MA），二甘醇（DEG），丙二醇，苯乙烯，對(duì)苯二酚，固化劑，原材料均為工業(yè)級(jí)，材料的各項(xiàng)指標(biāo)均符合研究實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 儀器

1000ml三口燒瓶； 溫度計(jì)兩支（量程0-150℃一支，0-300℃一支）；電子天平（千分之一），電子天平（萬(wàn)分之一），循環(huán)水式多用真空泵，錐板粘度計(jì)，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，水泥砂漿攪拌機(jī)，壓力試驗(yàn)機(jī)，低溫恒溫水浴箱，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，電夾熱套

1.3 樹脂的合成

在三口圓底燒瓶中加入適量的原材料（苯酐，順酐，二甘醇，丙二醇），升溫至160℃，保溫半小時(shí)后繼續(xù)升溫至出水，在保證柱溫不超過105℃緩慢加熱，料溫最高升至210℃，測(cè)酸值小于55mgKOH/g。抽真空約20分鐘至酸值小于40mgKOH/g。至此第二步反應(yīng)結(jié)束，時(shí)長(zhǎng)約5-7小時(shí)。降溫至180℃加阻聚劑對(duì)苯二酚，繼續(xù)降溫至120℃加苯乙烯。等料溫降至55℃以下，包裝，待性能測(cè)試。

1.4 分析方法

1.4.1 液體樹脂的測(cè)定

粘度，80℃熱穩(wěn)定性按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7193-2008測(cè)定。

1.4.2 聚酯粘度測(cè)定

取適量試樣于蒸發(fā)皿中，錐板粘度計(jì)設(shè)定好適當(dāng)溫度及轉(zhuǎn)速，將試樣均勻涂抹在粘度計(jì)檢測(cè)器上，進(jìn)行檢測(cè)。

1.4.3樹脂抗壓強(qiáng)度的測(cè)定

將適量樹脂，促進(jìn)劑，骨料按合適比例加入砂漿攪拌機(jī)中攪拌5-7min，取出加入適量固化劑攪拌均勻加入事先做好的模具中，在室溫（22±1）℃，相對(duì)濕度為（50±5）%條件下進(jìn)行，試塊在室溫下放置24h后脫模，用壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2.1 聚酯粘度測(cè)定對(duì)不飽和樹脂性能影響

為了了解不同聚酯粘度對(duì)成品樹脂的性能影響，試驗(yàn)過程中控制不同聚酯粘度，然后抽真空（抽真空一個(gè)小時(shí)，真空度-0.08～-0.09MPa），對(duì)合成出來(lái)的不飽和聚酯樹脂進(jìn)行性能檢測(cè)。

表1不飽和樹脂性能隨聚酯粘度變化表

從表1可以看出，不同聚酯粘度合成出來(lái)不飽和聚酯樹脂性能有所變化，由表1可以看出通用樹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情況下合成出來(lái)的不飽和聚酯樹脂粘度，80℃樹脂熱穩(wěn)，酸值最穩(wěn)定。

2.2 應(yīng)用于樹脂錨固劑性能檢測(cè)

不飽和聚酯樹脂應(yīng)用于樹脂錨固劑試驗(yàn)中，樹脂與填料的配比控制在1：4.0-1：6.0之間，促進(jìn)劑添加量為改性樹脂重量的0.5%-1.5%之間，固化劑為美亞高新材料股份有限公司生產(chǎn)的過氧化物含量在7%-10%的中速固化劑，固膠比4%-8%，同比情況下檢測(cè)性能如下：

3 結(jié)論

一般生產(chǎn)中，當(dāng)所用的原料相同，配方也一樣，但生產(chǎn)的樹脂質(zhì)量相差懸殊，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，投料方法的不同，如一步法和二步法，也影響樹脂的性能。所以，要求生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的樹脂，必須對(duì)生產(chǎn)過程中的有關(guān)參數(shù)加以控制，一般是通過測(cè)定酸值或粘度來(lái)控制的。為什么酸值和粘度就可以判斷縮聚反應(yīng)進(jìn)行的程度呢？因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，羧基不斷地和羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，使體系中的羧基濃度不斷下降，反映出酸值隨反應(yīng)時(shí)間的增加而下降。另一方面，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，縮聚物的分子量不斷增大，粘度就逐漸增高，所以酸值和粘度就可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。酸值和粘度與縮聚反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間的關(guān)系如下圖1。

當(dāng)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)酸值或者粘度出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)當(dāng)找出發(fā)生不正常情況的原因，然后采取補(bǔ)救辦法。如果發(fā)現(xiàn)酸值偏高，延長(zhǎng)保溫時(shí)間或者延長(zhǎng)抽真空時(shí)間，將體系的酸值粘度調(diào)整到合格范圍內(nèi)即可；如果發(fā)現(xiàn)酸值偏低，則體系的粘度一定較高，這時(shí)可再加入適量的苯乙烯單體，調(diào)整到合格的粘度即可。但是體系如果粘度太大，不飽和聚酯分子量過大，不飽和聚酯與苯乙烯單體混溶性不好，影響不飽和樹脂常溫儲(chǔ)存。及時(shí)調(diào)整酸值，粘度提高不飽和樹脂生產(chǎn)過程的一次校驗(yàn)合格率，提高生產(chǎn)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情況下合成出來(lái)的不飽和聚酯樹脂粘度，80℃樹脂熱穩(wěn)，酸值，強(qiáng)度最穩(wěn)定。不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)出的錨固劑性能最穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春先.利用廢聚酯薄膜制備不飽和聚酯樹脂工藝研究[J].工業(yè)經(jīng)濟(jì)管理，2015.04.

[2]周菊興，柏孝達(dá).不飽和聚酯樹脂[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1985.7.

（作者單位：淮南舜天合成材料有限責(zé)任公司）