從表4可以看出,在不同溫度及不同促進劑、固化劑配比的條件下,隨著2,4-戊二酮用量的增加,均呈現(xiàn)凝膠時間大幅度延長的趨勢。表4中實驗1~4表明,在室溫23℃的條件下,2,4-戊二酮的加入量達0.3%時,可使VER樹脂的凝膠時間由251min延長到720min,即12h以上。實驗5~9表明,在促進劑提高到0.8%后,其凝膠時間也達到610min,即10h以上。對比實驗6~9及10~13可以看出,在各助劑比例相同的條件下,室溫越低,2,4-戊二酮的阻聚作用越顯著。
在2,4-戊二酮的濃度達到0.3%時,室溫條件下可將VER樹脂的凝膠時間延長到6h以上,能滿足大多數(shù)情況下的工藝操作時間要求。從表4的實驗10及實驗15可以看出,當(dāng)促進劑由0.8%提高到1%時,凝膠時間由375min縮短至303min,而比較實驗15及實驗18,當(dāng)固化劑由1.5%提高至1.75%時,凝膠時間僅由303min縮短至299min。從以上兩組數(shù)據(jù)比較說明,2,4-戊二酮主要對固化助劑體系中的促進劑施加影響,印證了2,4-戊二酮與鈷離子形成絡(luò)合物,使鈷離子對過氧化物失去催化作用的理論分析。
2·32,4-戊二酮的加入對VER樹脂固化度的影響
乙烯基酯樹脂凝膠時間控制技術(shù)研究
通過以上對比測試產(chǎn)品的硬度發(fā)現(xiàn),加有2,4-戊二酮的樹脂澆注體巴氏硬度高且離散系數(shù)較小,說明固化更均勻[7];熱處理前后樹脂澆注體的固化度基本相當(dāng),表明2,4-戊二酮的加入不影響VER樹脂的C=C鍵轉(zhuǎn)化率,對樹脂的固化度幾乎沒有影響。
3、結(jié)語
(1)對苯二酚、偶聯(lián)劑KH5550、2,4-戊二酮均能對VER樹脂的凝膠時間產(chǎn)生明顯的影響,隨著它們在VER樹脂中濃度的增加,VER樹脂的凝膠時間均大幅度延長;
(2)對苯二酚、偶聯(lián)劑KH550的阻聚原理是與固化劑產(chǎn)生鏈阻聚反應(yīng),聚合反應(yīng)要到阻聚劑完全消耗時才能進行,阻聚能力的大小與其濃度成正比,濃度越高,消耗的固化劑越多,誘導(dǎo)期越長。它們主要影響固化體系中的固化劑,但過多的消耗固化劑可能導(dǎo)致自由基的不足,影響產(chǎn)品的固化程度;
(3)2,4-戊二酮的阻聚機理主要是因為2,4-戊二酮具有很強的與二價鈷離子結(jié)合而形成三價鈷離子Co(Ⅲ)(Acac)3的能力,而Co(Ⅲ)(Acac)3是惰性的,它不能分解引發(fā)劑產(chǎn)生自由基。因而降低了鈷離子的催化反應(yīng)活性,從而降低反應(yīng)速率以延長凝膠時間。它主要影響固化體系中的促進劑,基本不消耗固化劑,因而不影響樹脂固化程度及制品性能;
(4)對苯二酚、偶聯(lián)劑KH550的阻聚作用主要是對固化劑產(chǎn)生影響,會改變固化劑產(chǎn)生自由基的量;2,4-戊二酮是通過降低促進劑的反應(yīng)活性來達到延長固化反應(yīng)速率的目的。因而我們可以根據(jù)生產(chǎn)的實際需要選用以上助劑,達到調(diào)整凝膠時間而不影響樹脂固化轉(zhuǎn)化率的目的;
(5)通過以上助劑的使用,可以在室溫下大幅度延長VER樹脂凝膠時間至6h以上,這使VER樹脂在船艇、風(fēng)電葉片等大型制品及RTM工藝中[8]的應(yīng)用成為可能。