程秀蓮，霸書紅

(沈陽理工大學裝備工程學院，遼寧沈陽 110159)

氣干型不飽和聚酯膩子快干性與穩(wěn)定性研究

程秀蓮，霸書紅

(沈陽理工大學裝備工程學院，遼寧沈陽 110159)

分析了不飽和聚酯膩子主劑不穩(wěn)定的原因。研究了促進劑、加速劑及阻聚劑等對不飽和聚酯膩子快干性與穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明:促進劑對不飽和聚酯膩子快干性與穩(wěn)定性影響顯著，其質(zhì)量分數(shù)為0.80%較適宜;阻聚劑對不飽和聚酯膩子穩(wěn)定性影響顯著，質(zhì)量分數(shù)為0.8‰較適宜;膩子表干時間為30min、實干時間為81 min、60℃穩(wěn)定性為10d。

膩子;促進劑;阻聚劑;穩(wěn)定性;快干性

引 言

能在空氣中聚合固化完全的不飽和聚酯稱為氣干型不飽和聚酯。采用氣干型不飽和聚酯與顏料、填料、交聯(lián)劑、促進劑及防沉劑等研磨調(diào)制而成的膩子稱氣干型不飽和聚酯膩子。不飽和聚酯樹脂膩子(俗稱原子灰)主要應用于填坑和嵌縫，與傳統(tǒng)桐油石膏膩子、過氯乙烯膩子等相比，具有粘附力強、能厚涂、填平性良好、易打磨、表面粗糙度低、快速固化、固化后涂層致密堅硬及無大量有機溶劑揮發(fā)等優(yōu)點而被廣泛應用于大中型客車車身及相關(guān)附件表面凹坑處的填充找平，深受汽車、機械、電氣、高檔家具制造等行業(yè)用戶的歡迎［1-4］。

盡管國內(nèi)膩子生產(chǎn)廠家眾多，進口膩子價格比國內(nèi)產(chǎn)品高2～4倍，但是在市場上進口膩子仍占有主導地位，全國每年進口膩子4億桶以上［5］。這主要是因為進口膩子的快干性、打磨性、批灰性及儲存穩(wěn)定性等性能優(yōu)良。

膩子快干性決定膩子施工適用期和工作效率。膩子穩(wěn)定性決定膩子儲存期，直接影響廠家和用戶經(jīng)濟效益?？梢娔佔涌旄尚院蛢Υ嫘允悄佔觾蓚€重要性能，且膩子的快干性和儲存性是一對矛盾體，密不可分，單獨研究哪一個性質(zhì)都是沒有意義的。本文主要通過調(diào)節(jié)促進劑體系及用量和阻聚劑用量進行膩子快干性與穩(wěn)定性的研究。

1 實驗部分

1.1 原料及配方

主灰中主要原料及配方見表1。

表1 主灰原料及配方

固化劑主要原料及配方見表2。

表2 固化劑原料及配方

1.2 膩子主灰制備

按配比將氣干型不飽和聚酯、異辛酸鈷、環(huán)烷酸銅、N，N-二甲基苯胺、對苯二酚和苯乙烯混合均勻為組分A;按配比將滑石粉、沉淀硫酸鋇、玻璃微珠、鈦白粉和高嶺土混合均勻為組分B;再將組分A和組分B混合均勻，既得膩子主灰。

1.3 固化劑制備

按配比將過氧化環(huán)己酮、填料和顏料等依次加入，攪拌均勻即可。

1.4 性能測試

1)膩子表干時間測定 將 m(膩子主灰)∶m(固化劑)=100∶2比例快速混勻，再快速均勻地刮在潔凈鋼板上。在膩子膜上輕放一個脫脂棉球，用嘴距棉球10～15cm沿水平方向輕吹棉球，如能吹走，且膩子膜面不留有棉絲，初步認為表面干燥。再用手指輕觸膩子膜表面，如感到有些發(fā)粘，但無膩子粘在手指上，即認為表面干燥。從膩子刮完到膩子表面干燥的時間即為膩子表干時間。

2)膩子主灰穩(wěn)定性測定 將膩子主灰密封在錐型瓶中，放在恒溫60℃的電烘箱中，每天觀察試樣，當試樣表面出現(xiàn)裂紋時，此時的時間為試樣60℃下的穩(wěn)定時間。

3)施工適用期測定 從調(diào)配膩子開始計時到原子灰固化不能施工時為止的時間為施工適用期。

2 結(jié)果與討論

2.1 膩子主灰不穩(wěn)定性分析

首先，在膩子主灰制備過程中，存在力化學不穩(wěn)定性。由于膩子主灰中固體粉料約占70%，氣干型不飽和聚酯是高分子化合物。在混合時，阻力極大，少數(shù)氣干型不飽和聚酯分子能發(fā)生機械裂解，產(chǎn)生大分子自由基引發(fā)交聯(lián)溶劑進行聚合反應，使主灰穩(wěn)定性變差。其次，膩子主灰在儲存過程中，存在熱化學不穩(wěn)定性。由于氣干型不飽和聚酯分子中含有雙鍵、叔氫、烯丙基氫等活性基團，這些活性基團可在熱和主灰中某些活性物質(zhì)的引發(fā)下發(fā)生聚合反應，使主灰穩(wěn)定性變差。包裝罐的清潔、密封及貯存的環(huán)境溫度和時間對熱化學不穩(wěn)定性影響很大。最后，原子灰體系還存在物理不穩(wěn)定性，即沉降穩(wěn)定性。本文主要研究膩子主灰的力化學不穩(wěn)定性和熱化學不穩(wěn)定性。

2.2 攪拌速度和攪拌時間對原子灰表干時間的影響

攪拌速度快則剪切力大，易發(fā)生力化學反應和產(chǎn)生較多的摩擦熱，摩擦熱促進熱化學反應的發(fā)生。攪拌時間短難以混勻，攪拌時間長則發(fā)生力化學反應和熱化學反應的時間長，對膩子穩(wěn)定性不利。攪拌速度和攪拌時間對原子灰表干時間的影響見表3。

表3 攪拌速度和攪拌時間對原子灰表干時間的影響1)20℃

由表3中實驗數(shù)據(jù)可見，前5min升溫迅速，其后升溫緩慢，攪拌轉(zhuǎn)速越快，主灰升溫越高，表干時間越短，攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時間對膩子表干時間的影響具有互補性。主灰升溫高，說明攪拌摩擦力大，氣干型不飽和聚酯大分子機械斷鏈幾率提高，但5min后升溫緩慢，說明主灰升溫主要是摩擦產(chǎn)熱，由機械斷鏈產(chǎn)生自由基，引發(fā)的聚合極少，聚合熱亦很小，溫度較高時，向環(huán)境散熱多，因此，后期升溫緩慢。在實際生產(chǎn)中如能將摩擦產(chǎn)生的熱量及時除去，可以采用較高的轉(zhuǎn)速，縮短攪拌時間，提高生產(chǎn)效率。本研究采用3檔攪拌10 min。

2.3 促進劑復配對膩子快干性和穩(wěn)定性的影響

由于過氧化環(huán)己酮中同時含有H—O—O—R和R—O—O—R，異辛酸鈷和環(huán)烷酸銅是氫過氧化物的促進劑，二甲基苯胺是過氧化物的促進劑，同時二甲基苯胺還是異辛酸鈷的加速劑。因此選上述三種促進劑復配，利用正交試驗研究其對膩子快干性和穩(wěn)定性的影響，因素與水平見表4，試驗結(jié)果見表5。

表4 因素與水平

表5 正交試驗結(jié)果

由表5中極差R值可見，二甲基苯胺對表干時間、實干時間和儲存時間均影響極小，取最低水平C1;環(huán)烷酸銅對表干時間、實干時間和儲存時間有一定影響，兼顧快干性和儲存期，取中間水平B2;異辛酸鈷對表干時間、實干時間和儲存時間有顯著影響，兼顧快干性和儲存期，取中間水平A2，因此，理論最優(yōu)方案為A2B2C1。

按理論最優(yōu)方案A2B2C1進行驗證試驗，表干時間為17min，實干時間為65min，60℃穩(wěn)定性5d。

2.4 阻聚劑與促進劑體系復配對膩子快干性和穩(wěn)定性的影響

最常用的阻聚劑是對苯二酚，對苯二酚與促進劑體系復配對膩子快干性和穩(wěn)定性的影響見表6。

表6 阻聚劑與促進劑體系復配對膩子快干性和穩(wěn)定性的影響

由表6中實驗數(shù)據(jù)可見，阻聚劑對膩子主劑穩(wěn)定性的影響大于對膩子快干性的影響，綜合考慮膩子的快干性和膩子主劑的穩(wěn)定性，選對苯二酚用量為0.80‰，促進劑體系用量為0.80%為宜。

2.5 膩子性能

按較佳配比制得膩子，測定其性能見表7。

表7 膩子性能

3 結(jié)論

1)促進劑對不飽和聚酯膩子的快干性與穩(wěn)定性影響顯著，用量為0.80%較適宜。

2)阻聚劑對不飽和聚酯膩子穩(wěn)定性影響顯著，用量為0.8‰較適宜。

3)膩子的表干時間為30min、實干時間為81 min、60℃穩(wěn)定性為 10d。

［1］王健，閆武娟.客車用原子灰常見缺陷原因分析［J］.客車技術(shù)與研究，2010，3(3):41-42.

［2］王錦敏.鈑(合)金原子灰的研制［J］.上海涂料，2009，47(11):19-20.

［3］季燕雄，柴雪茹，李寧，等.原子灰在汽車涂裝中的應用［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2009，(5):57-60.

［4］徐景峰，吳朝華.原子灰的性能改進概述［J］.廣東化工，2010，37(5):8-9.

［5］李德東.提高原子灰綜合性能的研究［J］.表面技術(shù)，2010，39(3):97-99.

Quick Drying Property and Stability of Air Drying Unsaturated Polyester Putty

CHENG Xiu-lian，BA Shu-hong
(College of Equipment Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China)

The instability reasons of air drying unsaturated polyester putty were analyzed.The influences of accelerator，promoter and polymerization inhibitor on the quick drying property and stability of air drying unsaturated polyester putty were determined.The results indicate that the quick drying property and stability of polyester putty stability is obviously affected by accelerator，the optimal content of accelerator is around 0.80%.The stability of polyester putty is also influenced by the addition of polymerization inhibitor，and the optimal content of polymerization inhibitor is about 0.8‰.The skin and real drying time of putty is separately 30 min and 81min，and the stable time is 10 days at 60℃.

putty;accelerator;polymerization inhibitor;stability;quick drying properly

TQ635.3

B

1001-3849(2011)06-0025-04

2011-01-17

2011-03-29