鏈引發(fā)
不飽和聚酯樹脂可用引發(fā)劑進(jìn)行鏈引發(fā)。引發(fā)劑是容易分解成自由基的化合物,分子結(jié)構(gòu)上具有弱鍵,在熱或輻射能的作用下,沿弱鍵裂解成兩個(gè)自由基,產(chǎn)生的自由基攻擊不飽和聚酯樹脂形成單體自由基,從而引發(fā)樹脂固化。
1、引發(fā)劑種類
引發(fā)劑主要是偶氮化合物、過氧化物和氧化-還原體系。從另一角度又可分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。過氧化物又可分為氫過氧化物、烷基過氧化物、酰基過氧化物、酮過氧化物、過氧脂類,過氧化物還能與還原劑形成氧化-還原引發(fā)體系。氧化-還原體系主要用于不飽和聚酯樹脂的常溫固化,具有引發(fā)活化能低、引發(fā)溫度低、使用方便的特點(diǎn)。
2、引發(fā)劑的活性
不飽和聚酯樹脂固化過程中,引發(fā)反應(yīng)是最關(guān)鍵的一步,控制著固化反應(yīng)。這主要由引發(fā)劑的分解速率來決定。衡量分解速率的指標(biāo)一般有以下幾種:
1)表觀活化能 :在一定條件下引發(fā)劑分解自由基所需的最低能量;罨艿拇笮】梢杂脕肀硎疽l(fā)劑的穩(wěn)定性;罨艿闹荡,不易分解,較穩(wěn)定。活化能的值小,容易分解產(chǎn)生自由基。過氧化物在還原劑存在下,活化能明顯變小,原來要在高溫下才能進(jìn)行的反應(yīng),可以在較低溫度下進(jìn)行。不飽和聚酯樹脂常溫固化采用氧化-還原體系,道理就在于此。
2)半衰期:在一定溫度下引發(fā)劑分解一半所需的時(shí)間或在一定時(shí)間內(nèi)引發(fā)劑分解一半所需的溫度。時(shí)間長(zhǎng)、溫度高均表示引發(fā)劑分解反應(yīng)活性低。有機(jī)過氧化物的半衰期越短,分解速率越大,其活性越強(qiáng)。在樹脂中、高溫固化時(shí),引發(fā)劑的半衰期是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。
3)臨界溫度:指引發(fā)劑分解產(chǎn)生大量自由基時(shí)所需的最低溫度。臨界溫度以下分解很慢,而達(dá)到臨界溫度以上分解很快,引發(fā)速度明顯提高,固化反應(yīng)明顯放熱。作為不飽和樹脂引發(fā)劑的過氧化物,其臨界溫度大致都在60-130℃范圍,如低于60℃,在室溫下就很不穩(wěn)定,不易作聚酯的引發(fā)劑。
4)活性氧含量:指活性氧占過氧化物引發(fā)劑分子總量的百分比。這一指標(biāo)只用來評(píng)定過氧化物的質(zhì)量,表示過氧化物純度的高低和產(chǎn)生自由基數(shù)量的大小,不能用來比較引發(fā)劑的活性。
引發(fā)劑的引發(fā)效率是指用于引發(fā)固化形成鏈自由基的量占總引發(fā)劑耗量的分?jǐn)?shù)。引發(fā)效率除上述引發(fā)劑本身指標(biāo)的影響外,還要考慮引發(fā)劑所在體系和外在條件的影響。例如:引發(fā)劑自身的誘導(dǎo)分解、溶劑的籠蔽效應(yīng)等都會(huì)使引發(fā)效率小于1。
3、引發(fā)劑的選擇
不飽和聚酯樹脂的固化選用什么樣的引發(fā)劑,取決于使用要求。
1)根據(jù)固化溫度選擇適當(dāng)活化能和半衰期的引發(fā)劑,使自由基形成的速率適中,滿足使用要求。
2)引發(fā)劑的用量對(duì)固化速度影響很大。量大了,放熱很快,易失控,且形成的固化物分子量也小,使力學(xué)性能變差。量太小,會(huì)造成固化不完全,甚至?xí)谰玫那饭袒Rl(fā)劑用量一般為樹脂量的1%左右。對(duì)氧化-還原體系,因產(chǎn)生的自由基近一半用于聚合,另一半則還原成負(fù)離子或其它產(chǎn)物,故引發(fā)劑用量應(yīng)為樹脂量的2% 。