从表4可以看出,在不同温度及不同促进剂、固化剂配比的条件下,随着2,4-戊二酮用量的增加,均呈现凝胶时间大幅度延长的趋势。表4中实验1~4表明,在室温23℃的条件下,2,4-戊二酮的加入量达0.3%时,可使VER树脂的凝胶时间由251min延长到720min,即12h以上。实验5~9表明,在促进剂提高到0.8%后,其凝胶时间也达到610min,即10h以上。对比实验6~9及10~13可以看出,在各助剂比例相同的条件下,室温越低,2,4-戊二酮的阻聚作用越显著。
在2,4-戊二酮的浓度达到0.3%时,室温条件下可将VER树脂的凝胶时间延长到6h以上,能满足大多数情况下的工艺操作时间要求。从表4的实验10及实验15可以看出,当促进剂由0.8%提高到1%时,凝胶时间由375min缩短至303min,而比较实验15及实验18,当固化剂由1.5%提高至1.75%时,凝胶时间仅由303min缩短至299min。从以上两组数据比较说明,2,4-戊二酮主要对固化助剂体系中的促进剂施加影响,印证了2,4-戊二酮与钴离子形成络合物,使钴离子对过氧化物失去催化作用的理论分析。
2·32,4-戊二酮的加入对VER树脂固化度的影响
乙烯基酯树脂凝胶时间控制技术研究
通过以上对比测试产品的硬度发现,加有2,4-戊二酮的树脂浇注体巴氏硬度高且离散系数较小,说明固化更均匀[7];热处理前后树脂浇注体的固化度基本相当,表明2,4-戊二酮的加入不影响VER树脂的C=C键转化率,对树脂的固化度几乎没有影响。
3、结语
(1)对苯二酚、偶联剂KH5550、2,4-戊二酮均能对VER树脂的凝胶时间产生明显的影响,随着它们在VER树脂中浓度的增加,VER树脂的凝胶时间均大幅度延长;
(2)对苯二酚、偶联剂KH550的阻聚原理是与固化剂产生链阻聚反应,聚合反应要到阻聚剂完全消耗时才能进行,阻聚能力的大小与其浓度成正比,浓度越高,消耗的固化剂越多,诱导期越长。它们主要影响固化体系中的固化剂,但过多的消耗固化剂可能导致自由基的不足,影响产品的固化程度;
(3)2,4-戊二酮的阻聚机理主要是因为2,4-戊二酮具有很强的与二价钴离子结合而形成三价钴离子Co(Ⅲ)(Acac)3的能力,而Co(Ⅲ)(Acac)3是惰性的,它不能分解引发剂产生自由基。因而降低了钴离子的催化反应活性,从而降低反应速率以延长凝胶时间。它主要影响固化体系中的促进剂,基本不消耗固化剂,因而不影响树脂固化程度及制品性能;
(4)对苯二酚、偶联剂KH550的阻聚作用主要是对固化剂产生影响,会改变固化剂产生自由基的量;2,4-戊二酮是通过降低促进剂的反应活性来达到延长固化反应速率的目的。因而我们可以根据生产的实际需要选用以上助剂,达到调整凝胶时间而不影响树脂固化转化率的目的;
(5)通过以上助剂的使用,可以在室温下大幅度延长VER树脂凝胶时间至6h以上,这使VER树脂在船艇、风电叶片等大型制品及RTM工艺中[8]的应用成为可能。