不饱和聚酯树脂的制备
不饱和聚酯亚胺树脂
不饱和聚酯亚胺树脂不饱和聚酯亚胺树脂是一种广泛应用于复合材料制备中的重要树脂。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐热性，被广泛用于航空、汽车、建筑等领域。
下面将详细介绍不饱和聚酯亚胺树脂的概念、制备方法、性能特点以及应用领域。
不饱和聚酯亚胺树脂是一种由不饱和聚酯和亚胺基团构成的树脂。
它具有双重功能，既能进行普通酯化反应，也能进行亚胺化反应。
不饱和聚酯亚胺树脂的制备方法可以通过酯化、亚胺化等反应进行。
一般是将不饱和聚酯与亚胺官能团含量较高的试剂进行共混反应，通过适当的温度和催化剂促进反应进行。
不饱和聚酯亚胺树脂具有许多优秀的性能特点。
首先，它具有良好的机械性能，具有较高的强度和刚性，同时还具有较好的韧性和耐冲击性。
其次，不饱和聚酯亚胺树脂具有良好的化学稳定性，可以在酸、碱等强腐蚀性环境中使用。
此外，不饱和聚酯亚胺树脂还具有良好的耐热性，可以在高温环境中使用而不产生明显的性能退化。
不饱和聚酯亚胺树脂在航空、汽车、建筑等领域具有广泛的应用。
在航空领域，不饱和聚酯亚胺树脂可以用于制备飞机结构件、机身壳体等部件。
它具有良好的强度和刚性，能够满足航空器对材料强度和刚性的要求。
在汽车领域，不饱和聚酯亚胺树脂可以用于制备车身、底盘等部件。
它具有良好的耐腐蚀性和耐热性，能够提高汽车的使用寿命和安全性能。
在建筑领域，不饱和聚酯亚胺树脂可以用于制备墙板、地板等建筑材料。
它具有良好的抗震性能和防火性能，能够提高建筑物的抗震能力和防火等级。
总之，不饱和聚酯亚胺树脂是一种重要的树脂材料，具有良好的机械性能、化学稳定性和耐热性。
它在航空、汽车、建筑等领域具有广泛的应用，可以满足不同领域对材料性能的要求。
未来，随着科技的进步和研究的深入，不饱和聚酯亚胺树脂将会有更广阔的应用前景。
不饱和聚酯树脂的固化过程
不饱和聚酯树脂的固化过程不饱和聚酯树脂是一种常见的固化材料，用于制备各种具有高性能的工程塑料、涂料和复合材料。
固化是不饱和聚酯树脂生产中的一个关键步骤，通过固化过程，可以将液态的不饱和聚酯树脂转化为固态产物。
以下是不饱和聚酯树脂固化过程的详细描述。
不饱和聚酯树脂的固化是通过交联反应实现的。
在液态状态下，不饱和聚酯树脂是由一些高分子量的线性聚合物组成的，这些聚合物中含有双键或环氧基团。
在固化过程中，这些双键或环氧基团与固化剂反应，形成三维网络结构，从而使聚酯树脂固化。
在不饱和聚酯树脂的固化过程中，通常需要使用一个固化剂，也称为交联剂或引发剂。
固化剂可以是一种化学物质，如有机过氧化物、硬脂酰过氧化物等，也可以是一种物理方式，如热固化或紫外线固化。
具体的固化剂选择取决于不饱和聚酯树脂的性质和所需的固化条件。
在固化过程中，固化剂的引发剂或交联剂首先与聚酯树脂中的双键或环氧基团发生反应。
这个反应通常是一个自由基反应，产生自由基中间体。
这些自由基可以通过链传递反应，将聚酯树脂的链延长，或与其他聚合物链进行交联。
在固化过程中，固化剂的引发剂通常需要在一定的温度和时间条件下进行。
这些条件可以通过热固化或紫外线固化来实现。
热固化通常需要将不饱和聚酯树脂和固化剂放置在一定温度下，使其发生反应，形成固态产物。
紫外线固化通常需要将不饱和聚酯树脂和固化剂放置在一定的光照条件下，通过紫外线光照来引发固化反应。
固化过程的时间会受到固化剂表观活性、温度、固化剂添加量和固化剂与不饱和聚酯树脂的相容性等因素的影响。
一般来说，温度越高、固化剂添加量越多、不饱和聚酯树脂与固化剂的相容性越好，固化速度越快。
固化过程会由于多方面的因素而受到影响，例如固化剂种类、温度、时间等等。
因此，在不饱和聚酯树脂固化过程中，需要进行一系列的试验和工艺调整，以实现最佳的固化效果。
总之，不饱和聚酯树脂的固化过程是通过交联反应实现的。
在固化过程中，固化剂与不饱和聚酯树脂中的双键或环氧基团反应，形成三维网络结构。
2.1-不饱和聚酯树脂及其合成原理与方法
异构化程度
凝胶化时间 固化时间 最高放热温度 热变形温度
抗弯强度 抗弯模量
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2.2.4 不饱和聚酯树脂的合成工艺
通用UP合成配方 顺酐:苯酐:丙二醇 ＝ 1.0:1.0:2.1～2.2 （mol比）； 醇比酸过量5～10％（mol数）。
提问2：为什么醇要过量5～10％？
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在三大热固性树脂中，不饱和聚酯树脂成型工艺性 能最好，价格便宜，因此，其性能/价格比高。成为增 强塑料中使用最普遍的树脂，其用量远远超过其它各 种树脂。
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不饱和聚酯树脂的结构与性能
结构特点：含有多个C=C和重复－COO－， 活性官能团为C=C, 端基为－COOH或－OH 性能特点：
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1、通用不饱和聚酯树脂合成方法
一步法： 将顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、1，2-丙二 醇同时加入到反应釜中进行缩聚反应，直到产 品达到技术要求。
二步法： 将邻苯二甲酸酐、1，2-丙二醇加入到反应釜 中进行缩聚反应，当反应到一定程度后，再加 入顺丁烯二酸酐继续进行缩聚反应，直到产品 达到技术要求。
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2.2.1 不饱和聚酯树脂的合成原理
醇酸缩聚反应，即二元醇与二元酸或酸酐发生 酯化反应，脱出小分子水，缩聚成酯的过程。
反应历程：线型缩聚反应。
提问1： 两种单体进行线型缩聚的必要条件是什么？
线型缩聚的特征是什么？
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2.2.2 不饱和聚酯树脂的合成原材料
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两种方法生产通用UPR固化后性能对比
一步法 二步法
玻璃化转变 温度（℃）
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PET废料制备不饱和聚酯树脂
影 响醇解反 应 的因素 主要有催 化 剂 、 应 温度 、 反 醇超量比、 反应时间等。大量研究表明， 醋酸锌具有 较 好 的催 化 性 能 ， 极具 性 价 比优 势 ， 且 因此 本 实验 采 用 ０５ ． ％的醋 酸锌 （ 对 Ｐ Ｔ 作 为 醇解 反 应 的催 相 Ｅ） 化剂 。二元醇 种类 不 同 ， 醇解反 应快 慢不 同 。由于本 实验 的 目的是制 备通用 型不 饱和 聚酯树 脂 ，因此醇
装 有温度 计 、 电动搅 拌器 、 导人 管 和分 馏装 氮气 置的 １ 口玻 璃反 应 器 ；０ Ｌ四 １０Ｌ不 锈钢 中试 级 聚酯
一。
ＩＨ∞ ｃ Ｃ２＋Ｒ一 ￣２ ｃ 。 Ｈ－Ｈ－ ＨＣ 。 ２ＯＯ Ｏ ２－ Ｃ ＣＨ Ｈ Ｈ － ｆＣ ＯＣ－ －Ｒｏ 一 。 ＣＯ ￣ｃ］＿ｃ 一 Ｈ－Ｃ ｏ －０ ， － ｏ Ｈ ， ｉ
表 １ 温 度 对 醇 解 产 物 色泽 及 反 应 时 间 的 影 响
程 废料 为原料 ， 醇解后 经进 一步 酯化 缩 聚 、 释制 经 稀
聚酯合成是一个动力学的平衡过程 ， Ｐ Ｔ链 在 Ｅ
的生 成过 程 中 ， 主要包 含 两个 主反应埘 ： （ ）羧端基 和羟 端基 的酯化 反 应 １
Ｒ ｃ。。… 。 Ｒ ｃ… 。
成对苯改性型不饱和聚酯树脂 。该生产方法工艺简
纪 ４ 年代芳香族聚酯的合成实现工业化 以来 ， ０ 随着
社会 经济 的发展 ， 聚酯 的消费 用量逐 年增 加 。 目前全 球 年 总消 费 量 突破 ５０ ０万 ｔ ０ ，其 中中 国大 陆 ２０ ０８ 年 突破 ２００万 ｔ已成 为全 球最 大 的聚酯 生 产 和消 ０ ，
不饱和聚酯树脂的固化过程
不饱和聚酯树脂的固化过程首先是预聚阶段。
不饱和聚酯树脂的制备过程非常重要，主要通过酯交换反应将酯基交换为活性官能团。
在酢酸乙酯、丙二醇、间苯二甲酸等原料的作用下，在催化剂的催化下，聚合物链的端部生成大量活性酯基，即带有C=C键的双键官能团。
这些官能团可以进行自由基反应，从而参与后续的固化反应。
其次是成型阶段。
通过将预聚产物与硬化剂、稀释剂以及其他助剂混合，得到体系。
硬化剂可以是过氧化物类化合物，稀释剂可以是溶剂类物质。
混合后的体系根据需求可以通过加热、加压或者其他方式进行成型，如喷涂、浇注、刷涂等。
最后是固化阶段。
在成型的过程中，稀释剂可挥发或被溶解进树脂体系，使树脂体系黏度逐渐增大。
同时，在硬化剂的作用下，树脂中的双键活性官能团逐渐聚合形成网状结构，从而实现聚酯树脂的固化。
在这个过程中，硬化剂通过引发剂作用生成自由基，引发聚合反应。
这种自由基反应会不断地进行，直到所有的双键官能团都参与反应，树脂体系中的双键全部消失，形成稠化的固态产品。
不饱和聚酯树脂的固化过程会受到多种因素的影响，例如温度、时间、硬化剂类型和用量等。
在较低的温度下，固化的速度较慢，需要较长的时间。
而在较高的温度下，固化的速度加快，但需要注意过高的温度可能会导致产生大量的气泡和缩孔等缺陷。
此外，硬化剂的种类和用量也会对固化过程产生影响，不同的硬化剂有不同的催化活性，选择合适的硬化剂可以控制树脂的固化速度和性能。
总的来说，不饱和聚酯树脂的固化过程是一个将液态树脂转化为固态产物的过程，需要经历预聚、成型和固化三个阶段。
在这个过程中，稀释剂逐渐挥发或被溶解，树脂中的双键活性官能团通过硬化剂引发剂产生自由基进行聚合反应，最终形成稠化的固态树脂。
固化过程可以通过调控温度、时间、硬化剂等因素来实现。
这些因素的选择和控制对于确保不饱和聚酯树脂固化过程的顺利进行和产物质量的提高非常重要。
4-4不饱和树脂生产工艺操作规程
4-4不饱和树脂生产工艺操作规程不饱和聚酯树脂生产安全操作规程一、准备工作：1.仔细检查反应釜内、减速机及搅拌、仪表、液体进料阀、釜底排放阀、以及导热油管路进出口阀门使之处于备用状态。
2.检查真空系统，使之处于备用状态。
3.检查冷却水系统（包括冷却水泵、冷却水塔、冷却管路阀门等）使之处于完好备用状态。
4.通知锅炉房，检查油加热系统，做好配合。
二、投料：1.固体投料：投料前戴好口罩、手套、护目镜等劳保用品，打开人孔盖，检查釜内有无杂物等，确认无误后，投料，投料过程中，防止物料外洒、防止工具等高空坠落。
2.液体投料：液体投料通过抽真空进行，由于液体物料为易燃易爆物品，因此在投料过程中，严禁用工具猛力敲打管路，同时做好防护工作。
3.在投料过程中，要按照投料单要求，物料严格称量，一人操作、一人监护，防止物料数量出错。
三、升温:1.通知锅炉岗位配合，调节进反应釜夹套的油加热阀门和出口阀门，严格按照各牌号树脂生产的升温曲线，控制好升温速度，逐步升温。
2.升温时注意开氮气保护。
3.在升温过程中，点动试开搅拌，直到开起来为止。
4.在升温过程中，二次投料，按照规定的滴加速度加料，同时严密监视反应釜温度的变化情况，出现升温过快时，停止滴加，随时开启冷油系统循环降温。
四、稀释通过测酸值和粘度，确定反应到达终点后，关闭热油，开启冷油系统降温，至160℃时，开启釜底放料阀，往稀释釜中放料兑稀。
在放料前必须确定稀释釜夹套的循环冷却水处于完全开启状态，在兑稀过程中，严格控制稀释釜中温度不能超过80℃，如果超过，停止放料，待稀释釜温下降后在进一步放料。
五、成品包装兑稀后的产品通过产品质量检验合格后，方可过滤、称重、包装。
在放料包装时一定要检查釜温，是否冷却至常温（40℃以下），严禁高温放料包装，以免物料溅出烫伤。
六、出现爆聚现象时的操作整个生产工艺过程，在安全操作过程中，主要是反应釜在完成投料升温反应过程中釜温的控制。
严防出现爆聚现象—就是反应釜温急剧上升通过正常调节无法控制现象。
第4章 不饱和聚酯树脂
a、邻苯二甲酸二烯丙酯 反应活性比乙烯类单体及丙烯酸类单体要低，即 使有催化剂存在，也不能使不饱和聚酯树脂在室温固 化。 4、端基封闭剂 为改进聚酯的某些性能，如抗水性、电绝缘性以 及与交联单体的混溶性，在合成聚酯的后期，常用一 元酸或一元醇与端羟基或端羧基反应，使聚酯的端基 失去活性，达到封端的目的。 5、溶剂 目的是利用溶剂与水的共沸点，降低水的沸点， 将水除去。一般是环状烃如苯、甲苯或二甲苯。
4.1.2 国内外发展概况
1、国外发展概况 19世纪中叶到20世纪30年代为早期 世纪中叶到20世纪30 （1）第一阶段 19世纪中叶到20世纪30年代为早期 阶段； 阶段； 聚苯二甲酸甘油酯， 聚苯二甲酸甘油酯，主要用于涂料 20世纪30年代到第二次世界大战结 世纪30 （2）第二阶段 20世纪30年代到第二次世界大战结 束； 军用航空领域 第二次世界大战结束至今； （3）第三阶段 第二次世界大战结束至今； 军民两用，其发展超过其他塑料品种 军民两用，
第4章 不饱和聚酯树脂 4.1 概述 4.1.1 不饱和聚酯树脂的概念及其特性 不饱和聚酯树脂（ 不饱和聚酯树脂（unsaturated polyester resins,UPR）是指分子链上具有不饱和键（如 resins,UPR）是指分子链上具有不饱和键（如 双键）的聚酯高分子。 更准确的定义是：不饱和聚酯在乙烯基类 交联单体（eg.苯乙烯）中形成的液体树脂。 交联单体（eg.苯乙烯）中形成的液体树脂。 不饱和聚酯树脂是一种典型的热固性树脂。
j、混酸 顺酐/苯酐=1/1（摩尔比）时称为“ 顺酐/苯酐=1/1（摩尔比）时称为“低活 性不饱和聚酯树脂”；顺酐/苯酐=2/1或 性不饱和聚酯树脂”；顺酐/苯酐=2/1或3/1 （摩尔比）时，分被称为“ （摩尔比）时，分被称为“中活性不饱和聚酯 树脂” 树脂”和“高活性不饱和聚酯树脂”。 高活性不饱和聚酯树脂” （3）多元酸 偏苯三酸酐、均苯三酸酐和马来酐海松酸 等三酸可用于制造软化点高的、特种用途的聚 酯树脂；如固体感光树脂、不饱和聚酯树脂固 体粉末涂料。
间苯型不饱和聚酯树脂
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。
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不饱和聚酯的制备
髙材 131
黄鑫成
学号：
1303010129
指导老师： **
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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。
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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
28.25
g
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2、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℃。
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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/min
2:20
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
178
4:00
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。原材料配比必须充分考虑，从而确
定酸值的合适与否。
2 温度
温度过高，副反应多，体系黏度会在短时间内增加，反应难
以控制，当高于 200℃易使树脂凝胶化。温度过低，反应难进行，温
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度低于 190℃，酯化反应太慢，耗时过长。
应尽量使用逐步升温的方式，合理控制反应的时间。
六丶实验思考 -------对反应的投料方式的思考
在本次实验中，我们将反应物原料一次加入三口烧瓶中，各种反应同时进行，
是否不利于聚合产物的结构控制及其结构影响的化学物理性能。所以，为什么不分步加入
反应原料，先加入邻苯二甲酸酐、丙二醇，反应一段时间后，再加入顺丁烯二酸酐，是否
更加利于聚合产物的结构控制及其结构影响的化学物理性能呢。
七丶怎样评估反应进行的情况
1通过酸值
随着反应的进行， 反应物不断被消耗， 体系酸值逐渐降低，通过测量体系的酸
值，便可以估计反应进行的程度。
2通过 水
此反应是生成不饱和聚酯， 在实验过程中会不断有副产物水的排出，通过收集反
应出的水的量可以计算反应物的消耗， 由此得出反应进行的程度
3通过 粘度
随着反应的进行，体系粘度不断增大，在不同时刻取出一小滴反应液，测其粘
度，由此可大约估计反应进行的程度。八、思考题
1、计算树脂合成配方中 —OH 与 —COOH 哪者过量？过量多少怎么
定？
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顺丁烯二酸酐 M=98，16.5g，0.168mol。邻苯二甲酸酐 M=148，25g，
0.168mol。丙二醇 M=76，28.25g，0.372mol。醇过量，过量数值大约
为酸的总量 10%，可以保证反应的顺利进行。
2、酸值的意义？为什么用酸值来判定反应的终点？
意义：中和 1g 树脂所消耗的 KOH毫克数（ KOH/g树脂）。
因为在反应未开始前原料有一个理论酸值，随着反应的进行酸或酸酐不断被消耗，其酸
值随即改变，直到反应结束也应该有一个酸值，由此可以判断反应的终点。
3、树脂合成时为什么要逐步升温？分析温度对反应的影响。
升温过快会导致丙二醇逸失， 使体系黏度增大而酸值高， 升温过快，副反应容易发
生。 升温过慢，反应速率很小， 反应时间被延长，同样导致丙二醇逸失。
温度过高，副反应多，体系黏度会在短时间内增加，反应难以控制，当高于 200℃易
使树脂凝胶化。温度过低，反应难进行，温度低于 190℃，酯化反应太慢， 耗时过长。所以反
应温度应以 190~200℃ 为宜。