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不飽和樹脂
含有不飽和雙鍵的高分子化合物
不飽和樹脂是指由二元酸和二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而生成的含有不飽和雙鍵的高分子化合物。人類最早發(fā)現(xiàn)的樹脂是從樹上分泌物中提煉出來的脂狀物，如松香等，這是"脂"前有"樹"的原因。
直到1906年第一次用人工合成了酚醛樹脂，才開辟了人工合成樹脂的新紀(jì)元。1942年美國橡膠公司首先投產(chǎn)不飽和聚酯樹脂，后來把未經(jīng)加工的任何高聚物都稱作樹脂。但是早就與"樹"無關(guān)了。樹脂又分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類。對于加熱熔化冷卻變固，而且可以反復(fù)進(jìn)行的可熔的樹脂叫做熱塑性樹脂，對于加熱固化以后不再可逆，成為既不溶解，又不熔化的固體，叫做熱固性樹脂，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。
基本信息
| 中文名 | 不飽和樹脂 |
| 外文名 | Unsaturated Polyester Resin |
| 拼音 | bu'bao'he'shu'zhi |
| 誕生 | 1906年 |
| 成型工藝 | |
| 定義 | 二元酸和二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而生成的含有雙鍵的高分子化合物 |
| 類別 | 熱固性樹脂 |
收起
簡介
特性
不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂，當(dāng)其在熱或引發(fā)劑的作用下，可固化成為一種不溶不融的高分子網(wǎng)狀聚合物。但這種聚合物機(jī)械強(qiáng)度很低，不能滿足大部分使用的要求，當(dāng)用玻璃纖維增強(qiáng)時(shí)可成為一種復(fù)合材料，俗稱“玻璃鋼”（英文名Fiber Reinforced Plastics 簡稱FRP）?！安Ａт摗钡臋C(jī)械強(qiáng)度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。
以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼（UPR-FRP）具有以下特性：
輕質(zhì)高強(qiáng)
FRP的密度為1.4-2.2g/cm3，比鋼輕4-5倍，而其強(qiáng)度卻不小，其比強(qiáng)度超過型鋼、硬鋁和杉木。這對于航空、航天、火箭、導(dǎo)彈、軍械及運(yùn)輸?shù)刃枰獪p輕自重的產(chǎn)品具有非常重要的意義。例如波音747噴氣客機(jī)在主要結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的FRP部件達(dá)2.2噸，有效地節(jié)省了飛機(jī)燃料，提高了航速，延長了續(xù)航時(shí)間，增加了有效載荷。見表1。
表1 UPR-FRP與其他材料的性能
（×103cm）
UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9
鋼 7.8 880 1128.2 204.16 261.7
硬鋁 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4
杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2
耐腐蝕性能良好
UPR-FRP是一種良好的耐腐蝕性材料，能耐一般濃度的酸、堿、鹽類，大部分有機(jī)溶劑、海水、大氣、油類，對微生物的抵抗力也很強(qiáng)，正廣泛應(yīng)用于石油、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經(jīng)濟(jì)諸領(lǐng)域，發(fā)揮著其他材料無法替代的作用。
電性能優(yōu)異
UPR-FRP絕緣性能極好，在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波，不受電磁的作用，微波透過性良好，是制造雷達(dá)罩的理想材料。用它制造儀表、電機(jī)、電器產(chǎn)品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。見表2。
表2 UPR-FRP的介電性能
體積電阻率
（Ω cm）介電強(qiáng)度
（KV mm-1）介電常數(shù)
（60Hz）功率因數(shù)
（60Hz）耐電弧性
（S）
1012～1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125
獨(dú)特的熱性能
UPR-FRP的導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.4Kcal/mh℃，只有金屬的1/100-1/1000，是一種優(yōu)良的絕熱材料，用其制成的門窗是第五代新型節(jié)能建材。另外，F(xiàn)RP線脹系數(shù)也很小，與一般金屬材料接近，所以FRP和金屬連接不致受熱膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，有利于其與金屬基材或混凝土結(jié)構(gòu)粘接。
加工工藝性能優(yōu)異
UPR的加工工藝性能優(yōu)異，工藝簡單，可一次成型，既可常溫常壓成型，又可以加溫加壓固化，而且在固化過程中無低分子副產(chǎn)物生成，可制造出比較均一的產(chǎn)品。由于其工藝性能優(yōu)異，近年來已被廣泛用于制作工藝品、仿大理石制品、聚酯漆等非玻璃纖維增強(qiáng)型材料。
材料的可設(shè)計(jì)性好
UPR-FRP是以UPR為基體，以玻璃纖維為增強(qiáng)骨材的復(fù)合材料，二者經(jīng)過一次性加工成型為最終形狀的制品。所以FRP不僅僅是一種材料，同時(shí)也是一種結(jié)構(gòu)。所謂可設(shè)計(jì)性包含兩方面內(nèi)容：（1）功能設(shè)計(jì)；通過選擇合適的UPR和玻璃纖維可以制成具有各種特殊功能的FRP制品，如：可以制成耐腐蝕的產(chǎn)品；可以制成耐瞬時(shí)高溫的產(chǎn)品；可制成透光板材；可制成耐火阻燃制品；可制成耐紫外線制品……（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，如玻璃鋼門窗、玻璃鋼格柵、玻璃鋼管、玻璃鋼槽、玻璃鋼罐等。
任何一種材料都不是萬能的，F(xiàn)RP也不例外。首先FRP與金屬相比有許多本質(zhì)上差別，例如金屬是各向同性材料，而FRP是各向異性材料，金屬在應(yīng)力作用下，一般分為彈性變形與塑性變形兩個(gè)階段，而FRP在應(yīng)力作用下一般沒有顯著的塑性變形階段，沒有屈服點(diǎn)，在受力過程中有分層現(xiàn)象，在超負(fù)荷時(shí)容易突然斷裂。其次FRP的模量較低，比鋼材差10倍，因此凡對剛性要求高的產(chǎn)品必須進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。第三，F(xiàn)RP的耐熱比金屬材料相差甚遠(yuǎn)，到目前為止FRP的長期使用溫度還只限于200℃以下。
用途
不飽和聚酯樹脂的用途
按具體專用品種分類包括有纏繞樹脂、噴射樹脂、RTM樹脂、拉擠樹脂、SMC、BMC樹脂、阻燃樹脂、食品級樹脂、防腐蝕樹脂、氣干型樹脂、寶麗板樹脂、工藝品樹脂、紐扣樹脂、瑪瑙樹脂、人造石樹脂、高透明樹脂水晶樹脂、原子灰樹脂等。
根據(jù)其性能可分為通用型、防腐型、自熄型、耐熱型、低收縮型等；
根據(jù)其主要用途可分為玻璃鋼（FRP）用樹脂與非玻璃鋼用樹脂兩大類。所謂玻璃鋼制品是指樹脂以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料制成的各種產(chǎn)品，也稱為玻璃纖維增強(qiáng)塑料（簡稱FRP或玻璃鋼）；非玻璃鋼制品是樹脂與無機(jī)填料相混合或其本身單獨(dú)使用制成的各種制品，也稱為非增強(qiáng)型玻璃鋼制品。
UPR的玻璃鋼制品廣泛地應(yīng)用于下述領(lǐng)域：
建筑領(lǐng)域：制冷卻塔，8米3/小時(shí)-3000米3/小時(shí)的橫流、逆流、噴射式塔及風(fēng)筒、風(fēng)機(jī)、收水器等輔件。門、窗、輕型采光建筑、格柵、活動(dòng)房、冷庫、公園亭、臺(tái)、報(bào)亭等。
玻璃鋼車輛：火車雙層客車及零部件、窗框、汽車車身、保險(xiǎn)杠、火車通風(fēng)道、彈簧板等。
玻璃鋼游樂設(shè)備：包括大型游藝機(jī)、大型水上樂園、兒童樂園。
玻璃鋼交通設(shè)備、勞保及保安用品：包括公路牌、路標(biāo)、人行橋、燈具、電纜盒、測量標(biāo)尺、頭盔、收亭、防爆器材、井蓋等。
玻璃鋼城市雕塑、字體、工藝品和貼骨工藝。
玻璃鋼機(jī)電、礦用、輕紡產(chǎn)品：包括防護(hù)罩、格柵、干式變壓器、互感器、高壓拉桿、計(jì)算機(jī)房、電器開關(guān)、SMC衛(wèi)星天線、銅箔板、服裝模特、通風(fēng)管道、棉條筒等。
UPR的非玻璃鋼應(yīng)用領(lǐng)域大致如下：
鈕扣：各種聚酯鈕扣制品。
原子灰：汽車修補(bǔ)用聚酯膩?zhàn)?/a>等。
固化機(jī)理
從游離基聚合的化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度分析，UPR的固化屬于自由基共聚合反應(yīng)。固化反應(yīng)具有鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止、鏈轉(zhuǎn)移四個(gè)游離基反應(yīng)的特點(diǎn)。
鏈引發(fā)——從過氧化物引發(fā)劑分解形成游離基到這種游離基加到不飽和基團(tuán)上的過程。
鏈終止——兩個(gè)游離基結(jié)合，終止了增長著的聚合鏈。
鏈轉(zhuǎn)移——一個(gè)增長著的大的游離基能與其他分子，如溶劑分子或抑制劑發(fā)生作用，使原來的活性鏈消失成為穩(wěn)定的大分子，同時(shí)原來不活潑的分子變?yōu)橛坞x基。
成型工藝
1）手糊成型工藝；
2）噴射成型工藝；
3）澆鑄成型工藝；
4）定長纏繞工藝；
5）連續(xù)纏繞制管工藝；
6）拉擠成型工藝；
7）袋壓法（壓力袋法）；
8）片狀模壓成型工藝；
9）團(tuán)裝模壓成型工藝；
10）真空輔助輕質(zhì)RTM（L-RTM）
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