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不饱和聚酯的制备髙材 131 黄鑫成1303010129学号：指导老师：**实验九不饱和聚酯树脂的制备一、实验目的与要求1、通过实验掌握不饱和聚酯树脂的制备原理及合成方法；2、考察原料种类和配比对产品性能的影响；3、了解不饱和聚酯树脂的固化特征。
二、实验原理o大分子链中含多个酯键 c o 的聚合物称为聚酯。
按化学结构不同，聚酯树脂一般可分为二大类。
第一类为饱和聚酯树脂，其分子结构中的碳原子皆以单链连接。
再进一步加工过程中不会发生结构及分子量的变化，呈热塑性。
涤纶、聚芳酯、聚碳酸酯等属此类。
第二类为不饱和聚酯树脂，其结构中部分原子间以双键相连，在进一步加工过程中分子中的双键可参与化学反应，一般由可溶的线型结构转变为不溶不熔的体型结构，所以呈现热固性。
不饱和聚酯树脂通常是指不饱和二元酸（或酸酐），饱和二元酸与二元醇三者之间的缩聚产物。
当其与乙烯基单体（常用苯乙烯）按一定比例混合，在有机过氧化物引发剂（过氧化苯甲酰）存在下即可发生共聚反应而交联，由线型结构转化为体型结构，加入促进剂叔胺可使固化反应在常温下进行。
123二、主要试剂配比与实验仪器1、试剂与配比试剂配比顺丁烯二酸酐（化学33 份16.5纯）g邻苯二甲酸酐（化学50 份25g纯）丙二醇（化学纯）56.5 份28.25g2、主要仪器三口烧瓶、烧杯、量筒、温度计300℃、冷凝管、可调式电加热套、 50ml 碱式滴定管、 250ml 锥形瓶、台式天平等。
图 1、制备不饱和聚脂树脂仪器安装示意图三、实验操作如图 9-1 所示安装实验仪器，在干燥的三口烧瓶中，顺次加入计量的顺酐，苯酐和丙二醇，开始缓慢加热，同时在直形冷凝管内通冷却水．在15 分钟内升温到80℃，充分搅拌，再用45 分钟将温度升到 160℃。
以后在 30 分钟内将温度升到190~200℃，并在此温度下维持反应 1 小时，停止加热，将反应物冷却至180℃。
四丶实验现象与记录时间操作现象1:50 称量药品，安装装置2:09 开始加热，调节搅拌器转速白色固体溶解N=328rad/min2:20 温度计示数达到 80℃溶液些许泛黄2:57 温度达到 160℃溶液呈淡黄色3:10 温度计示数℃左右冷凝管回流明显1784:00 用温度计取几滴反应物到白纸打开白纸，可见反应上，液体变得很黏物呈拉丝状4:05 停止加热，开始降温至 95℃4:10 将废液倒入废液桶，清洗整理仪器五丶实验分析1 酸值酸值对不饱和聚酯树脂有很明显的影响，随酸值的降低，聚合物的分子量逐渐增大，粘度逐渐增大，但酸值过高容易导致缩聚反应不完全，影响产物的物理性能。
不饱和聚酯树脂概述由二元或多元羧酸和二元或多元醇经缩聚反应而生成的树脂称为聚酯树脂，可分为饱和聚酯和不饱和聚酯两大类。
不饱和聚酯树脂一般是由不饱和二元酸、饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线型聚合物，在树脂分子中同时含有重复的不饱和双键和酯键。
由于这样得到的不饱和聚酯树脂是一种固体或半固体状态，而且不能很好地交链成为性能良好的体型结构产物，因此在生产后期，还必须经交联剂苯乙烯稀释形成具有一定粘度的树脂溶液。
实际上使用的不饱和聚酯树脂就是这种树脂溶液，使用中再加入固化剂等物质，使苯乙烯单体和不饱和聚酯分子中的双键发生自由基共聚反应，最终交链成为体型结构的树脂。
由此可见，不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂，其形成体型结构的反应过程是：第一步通过二元酸和二元醇的缩聚反应生成线型分子；第二步在固化过程中通过树脂和交联剂的双键间的自由基共聚反应得到体型结构。
这种不同的反应阶段通过不同的官能团和不同的反应机理得以实现，是不饱和聚酯树脂合成和固化的特点。
性能特点和助剂不饱和树脂的价格比双酚A型EPOXY便宜一半，粘度低，可常温触压固化，固化物透明度高，粘接强度高，常用于玻璃钢工业上。
不饱和树脂的交联剂有苯乙烯（PS），丙烯酸，甲苯丙烯酸甲酯和瓴苯二甲酸二烯丙酸，引发剂有过氧化苯甲酰，过氧化环已酮和过氧化丁酮等，促进剂有环烷酸钴（苯酸钴即含2%金属钴的苯乙烯溶液，）辛酸钴，二甲基苯胺和二乙基苯胺，阻聚剂有：（一）无机物：硫黄，铜盐和亚硝酸盐。
（二）多元酚：对苯二酚，邻苯二酚和对叔丁基邻苯二酚（三）醌：醌，1，4-苯醌和菲醌（四）芳香族硝基化合物：二硝基苯，三硝苯甲苯和芳味酸。
（五）胺类：吡，N苯基胺和吩。
不饱和聚酯树脂主要优点：（1）工艺性能优良。
这是不饱和聚酯树脂最突出的优点。
在室温下具有适宜的粘度，可以在室温下固化，常压下成型，固化过程中无小分子形成，因而施工方便，易保证质量，并可用多种措施来调节它的工艺性能，特别适合于大型和现场制造玻璃钢制品。
不饱和聚酯树脂的特性不饱和聚酯在室温下是一种粘流体或固体，易燃，难溶于水，而在适当加热情况下，可熔融或使粘度降低，它的相对分子质量大多在1000-3000 范围内，没有明显的熔点，它能溶于与单体具有相同结构的有机溶剂中。
不饱和聚酯分子结构中含有不饱和的双键而具有双键的特性——在高温下，会发生双键打开、相互交联而自聚；通过双键的加成反应，而与其它烯类单体发生共聚；在一定条件下，双键还易被氧化，致使聚酯质量劣化。
聚酯中的酯键易被酸、碱水解而破坏其应有的物理、化学性能，聚酯本身发生降解。
不饱和聚酯与交联剂（稀释剂）混和而成不饱和聚酯树脂，它有如下特点：物理性质：不饱合聚脂树脂的相对密度在1.11－1.20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：（1）耐热性：绝大多数不饱合树脂的热变形温度都在50－60度间，一些耐热性较好的树脂则可达到120度，线热膨胀系数为（130－150）*0.0000006度力学性能。
不饱合聚脂树脂具有较高的拉伸、弯曲。
压缩等强度。
（2）耐化学腐蚀性能。
不饱合聚脂树脂耐水、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形状的不同，可以有很大的差异。
（3）介电性能。
不饱合聚脂树脂的耐热性能良好。
化学性质：不饱合聚脂树脂具有多功能团的线型高份子化合物，在其骨架主链上具有聚脂链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。
（1）主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联发应，使不饱和聚脂树脂从可溶。
可熔状态转变成不溶、不溶状态。
（2）主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应，使不饱合聚脂树脂从可溶状态变成不溶状态。
若与苯乙烯共聚交联后，则可大大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。
（3）树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时良好的流动性。
不饱和聚酯树脂性能特点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。
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。
品种多品种多，适应广泛，价格较低。
缺点缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短，含苯乙烯，有刺激性气味，长期接触对身体健康不利。
不饱和聚酯树脂的物理和化学性质物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11～1.20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：⑴耐热性。
绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则可达120℃。
红热膨胀系数α1为（130～150）×10-6℃。
⑵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。
⑶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，可以有很大的差异。
⑷介电性能。
不饱和聚酸树脂的介电性能良好。
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0.1～1.0Pa·s粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。
不饱和聚酯树脂的合成与应用不饱和聚酯树脂（unsaturated polyester resin，UPR）是一种重要的热固性塑料，在工业、建筑、交通运输、航空航天等领域有广泛的应用。
本文将介绍不饱和聚酯树脂的合成与应用。
不饱和聚酯树脂的合成通常采用缩聚法，即将带有不饱和基团的二元酸和含有双酚的化合物反应生成粘稠液体。
合成过程中通常需要加入引发剂和促进剂等助剂，以达到合成反应的最佳条件。
1.原料常用的二元酸包括各种脂肪族二酸，如丙二酸、乙二酸等，以及芳香族二酸，如苯二甲酸、酞酸等。
含有双酚的化合物常用的为丙烯酸甲酯乙二醇酯，也可以使用其他含有双酚基的化合物。
2.合成过程在缩聚反应中，二元酸和含有双酚基的化合物混合加热，同时加入引发剂和促进剂等助剂。
引发剂的作用是引起自由基的产生，促进剂的作用则是加速缩聚反应的进展。
反应过程中需控制温度和反应时间等参数，以充分反应并保证反应产物的质量。
3.特点不饱和聚酯树脂具有良好的韧性和可塑性，同时也具有化学稳定性和耐腐蚀性。
因此，不饱和聚酯树脂被广泛应用于复合材料、涂料、黏合剂等领域。
此外，不饱和聚酯树脂还可以通过改变二元酸和含有双酚基的化合物的比例，以及引入不同的助剂，将其用于不同的应用领域。
不饱和聚酯树脂以其优良的物理化学性质和广泛的应用领域，成为了当前热固性塑料中的重要代表之一。
1.复合材料由于不饱和聚酯树脂具有优良的塑性和可加工性，因此广泛应用于复合材料的制备中。
在复合材料中，不饱和聚酯树脂与玻璃纤维、碳纤维等增强剂，按照一定的配比制成预浸料，然后经过成型、加压等工艺制成复合材料制品。
这种制品具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、电力、建筑等领域。
2.涂料不饱和聚酯树脂在涂料行业中也有重要的应用。
不饱和聚酯树脂可以与溶液中的环氧树脂、酚醛树脂等进行共混，制成对温度、光照、氧化等有一定抵抗力的新型涂料。
这种涂料不仅具有优良的装饰效果，还具有抗腐蚀、耐磨损、高附着力等特点。
不饱和聚酯树脂原料
不饱和聚酯树脂的主要原料包括以下几类：
1.二元醇：
-常用的二元醇有乙二醇、1，2-丙二醇、一缩二乙二醇和新戊二醇等。
这些二元醇在聚合过程中与二元酸或酸酐反应，形成聚酯链段。
2.饱和二元酸或其酸酐：
-邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸等是常用的饱和二元酸或酸酐，它们提供不饱和聚酯树脂结构中的刚性部分。
3.不饱和二元酸或其酸酐：
-马来酸酐是最典型的不饱和二元酸酐，它含有双键，可以参与交联反应生成三维网络结构，赋予树脂热固性和良好的机械性能。
4.交联剂：
-苯乙烯是最常见的交联单体，用于稀释树脂并参与固化过程中的自由基聚合反应，形成体型结构，增强最终制品的硬度和强度。
5.催化剂：
-为了促进树脂的固化反应，通常会添加如过氧化物作为引发剂。
6.填料和添加剂：
-根据不同的应用需求，可能还会加入各种填料（如碳酸钙、二氧化硅等），以及颜料、稳定剂、流平剂、消泡剂等各种功能性添加剂以改善树脂的加工性能和最终产品的物理化学性能。
间苯型不饱和聚酯树脂
间苯型不饱和聚酯树脂是一种重要的高分子材料，具有广泛的应用领域。
本文将介绍间苯型不饱和聚酯树脂的性质、制备方法、应用以及未来发展方向。
间苯型不饱和聚酯树脂具有较高的耐热性和化学稳定性。
它可以在高温、高压下保持较好的物理性能和化学性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
此外，间苯型不饱和聚酯树脂还具有优异的绝缘性能和机械强度，可用于制备电气绝缘材料和复合材料。
间苯型不饱和聚酯树脂的制备方法多样。
常见的制备方法包括酸催化、酯交换和无溶剂聚合等。
酸催化法是最常用的制备方法之一，通过将苯二甲酸与醇类反应，生成聚酯树脂。
酯交换法则是通过醇酸之间的酯交换反应生成聚酯树脂。
无溶剂聚合法是在无溶剂条件下进行的聚合反应，通过控制反应温度和聚合时间，得到高分子量的聚酯树脂。
间苯型不饱和聚酯树脂在工业上有广泛的应用。
首先，在航空航天领域，它可以制备高性能复合材料，用于制造飞机和航天器的结构件。
这些复合材料具有较低的密度、较高的强度和刚度，能够满足航空航天领域对材料性能的要求。
其次，在汽车领域，间苯型不饱和聚酯树脂可以用于制造车身部件，如车顶、车门等。
这些部件具
有较低的重量和较高的强度，可以提高汽车的燃油经济性和安全性。
此外，在电子领域，间苯型不饱和聚酯树脂可以用于制备电路板和封装材料，具有良好的绝缘性能和耐高温性能。
未来，间苯型不饱和聚酯树脂的发展方向主要集中在提高材料的性能和开发新的应用领域。
一方面，可以通过改变聚酯树脂的配方和制备工艺，提高材料的力学性能、热稳定性和耐化学性。
另一方面，可以探索新的应用领域，如建筑材料、电池材料和医用材料等。
这些领域对材料的性能和功能有较高的要求，间苯型不饱和聚酯树脂可以通过调整配方和制备方法，满足不同领域的需求。
间苯型不饱和聚酯树脂是一种重要的高分子材料，具有广泛的应用领域。
它具有较高的耐热性和化学稳定性，可以在高温、高压下保持较好的物理性能和化学性能。
间苯型不饱和聚酯树脂的制备方法多样，常见的有酸催化、酯交换和无溶剂聚合等。
在工业上，它广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
未来，间苯型不饱和聚酯树脂的发展方向主要是提高材料的性能和开发新的应用领域。
