不饱和树脂-石英砂复合材料的制备及力学性能研究
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目前，不饱和树脂 －石英砂树脂混凝土排水管道使用的树 脂多为邻苯型不饱和树脂或用双环戊二烯改性的高强度、耐腐蚀 的邻苯型不饱和树脂。邻苯型不饱和树脂性的价比高、通用性 好、货源充足，但是，这类树脂的反应活性和力学性能仅算中等， 从而限制了树脂混凝土排水管道的生产效率和最终使用性能。
本文以邻苯二甲酸酐、富马酸、二乙二醇、丙二醇等原料，采 用两步法的生产工艺，合成出了具有高反应活性和高力学性能的 不饱和树脂，并将其应用于不饱和树脂 －石英砂复合材料。实验 结果表明，该不饱和树脂对石英砂的润湿性能好，具有合适的凝 胶时间和后固化时间，成型后的复合材料力学性能较传统邻苯型 不饱和树脂 －石英砂复合材料的性能高 ２０％ ～３０％。
１ 实验部分 １．１ 实验仪器与试剂
除苯乙烯外，合 成 不 饱 和 树 脂 的 各 种 原 材 料 均 为 工 业 产 品；苯乙烯，分析纯，上 海 西 陇 化 工 有 限 公 司；石 英 砂，工 业 品， 青岛鑫和源滤料有限公司；化剂（有机钴溶液）、引发剂（过氧 化物溶液）等均为市售工业产品。
数字式粘度计（ＳＮＢ－３型），上海尼润智能科技有限公司； 差示扫描量热仪（ＤＳＣ２００Ｆ３），德国耐驰公司；傅立叶红外光谱 仪（Ａｆｆｉｎｉｔｙ－１），日本岛津公司；接触角测量仪（ＪＣ２０００Ｄ１），上 海中晨数字技术设备有限公司；耐热合金试验机（ＷＤＷ３２００）， 长春科新实验仪器有限公司。
第 ２０期
姜梦林，等：不饱和树脂 －石英砂复合材料的制备及力学性能研究
·２９·
的归属如 下：波 数 ３５００ｃｍ－１处 为 过 量 －ＯＨ 的 吸 收 峰，波 数 １７２８ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｏ的吸收峰，波数 １６４０ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｃ的吸 收峰，波数 １３００和 １１５０ｃｍ－１处为 －Ｏ－的吸收峰。上述实验 结果表明，已经成功合成出了不饱和树脂。此不饱和树脂的其 它物性为：树脂的固体含量为 ６４．８％，酸值为 ２４ｍｇＫＯＨ／ｇ，在 ２５℃下，黏度为 ４１０ｍＰａ·ｓ。
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆ ＵｎｓａｔｕｒａｔｅｄＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｅｓｉｎ／ｑｕａｒｔｚＳａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ
ＪｉａｎｇＭｅｎｇｌｉｎ，ＬｉＳｈｕｈｕｉ，ＬｉＪｉｎｇｚｈｅ，ＸｉｅＸｉｎｊｉａｎ，ＺｅｎｇＴａｏ，ＺｈｅｎｇＹａｏｃｈｅｎ
１．２ 实验步骤
１．２．１ 不饱和树脂的合成 将邻苯二甲酸酐和二乙二醇和丙二醇加入圆底三口烧瓶，
逐步升温至 １９０℃。保温反应 １ｈ后，测酸值。待体系的酸值降 至 ＜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ，将反应物料冷却至室温。加入富马酸，逐 步升温至 ２１０～２２０℃，保温。当体系的酸值降至 ５０ｍｇＫＯＨ／ｇ 以下，缓慢抽真空。体系的酸值降低到 ３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下，降 温、兑稀、过滤、包装。 １．２．２ 树脂 －石英砂复合材料
用傅立叶红外光谱测定产物的化学结构（ＫＢｒ法），用差示 扫描量热仪测定树脂的反应性能，用接触角测量仪测定树脂的 表面张力，用万能试验机测定试样的压缩性能。
２ 结果与讨论 ２．１ 不饱和树脂的结构
图 １ 不饱和树脂的红外光谱图 图 １为高活性不饱和树脂的红外光谱图。图中各吸收峰
收稿日期：２０１８－０７－２８ 作者简介：姜梦林（１９９３—），山东莱西人，硕士研究生，主要从事新材料合成研究。
·２８·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
不饱和树脂 －石英砂复合材料的制备及力学性能研究
姜梦林，李姝慧，李景哲，谢昕剑，曾 涛，郑耀臣
（烟台大学 化学化工学院，山东 烟台 ２６４００５）
摘要：用两步法合成了高活性不饱和树脂，研究了树脂的反应性能、催化剂与固化剂含量等因素对树脂固化性能的影响。考察了该不饱 和树脂的化学结构和浸润性等对不饱和树脂 －石英砂复合材料压缩性能的影响。 关键词：不饱和树脂；石英砂；复合材料；力学性能 中图分类号：ＴＱ３２３．４＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）２０－００２８－０２
不饱和树脂是由二元酸和二元醇缩聚而成的含不饱和双 键的聚合物。为了 方 便 施 工、改 善 性 能，常 用 苯 乙 烯 或 者 丙 烯 酸酯（甲基丙烯酸酯）等活性单体进行稀释。因为不饱和树脂 售价低、制备与使用简单、成型后产品的综合性能较好，而被广 泛应用于树脂 －玻纤复合材料、人造大理石等多个领域。近几 年来，不饱和树脂已成功用于 Ｕ型树脂混凝土排水管道及相关 制品的基体材料。不饱和树脂 －石英砂混凝土具有物美价廉、 成型简单高效（几分钟至十几分钟）、综合强度大（比传统水泥 混凝土管道强度高 ２～３倍）、耐酸碱和防渗透性能优异等特 点，而得到广泛应用。
按比例称取不饱和树脂、催化剂，混匀后，加入计量的固化 剂，搅拌均匀。立即加入质量分数 ８６％的石英砂，混合均匀。 然后，将不饱和树脂 －石英砂混合料转移至模具、脱气，固化成 型。待反应体系 完 全 固 化 后，脱 模。 试 样 养 护 一 周 后，用 万 能 试验机测定试样的压缩性能。
１．３ 实验表征
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎ（ＵＰＲ）ｗｉｔｈａｈｉｇｈｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉａａｔｗｏ－ｓｔｅｐｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＵＰＲ ａｎｄｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＵＰＲ ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＵＰＲ ｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆＵＰＲ－ｑｕａｒｔｚｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＰＲ；ｑｕａｒｔｚｓａｎｄ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ
本文以邻苯二甲酸酐、富马酸、二乙二醇、丙二醇等原料，采 用两步法的生产工艺，合成出了具有高反应活性和高力学性能的 不饱和树脂，并将其应用于不饱和树脂 －石英砂复合材料。实验 结果表明，该不饱和树脂对石英砂的润湿性能好，具有合适的凝 胶时间和后固化时间，成型后的复合材料力学性能较传统邻苯型 不饱和树脂 －石英砂复合材料的性能高 ２０％ ～３０％。
１ 实验部分 １．１ 实验仪器与试剂
除苯乙烯外，合 成 不 饱 和 树 脂 的 各 种 原 材 料 均 为 工 业 产 品；苯乙烯，分析纯，上 海 西 陇 化 工 有 限 公 司；石 英 砂，工 业 品， 青岛鑫和源滤料有限公司；化剂（有机钴溶液）、引发剂（过氧 化物溶液）等均为市售工业产品。
数字式粘度计（ＳＮＢ－３型），上海尼润智能科技有限公司； 差示扫描量热仪（ＤＳＣ２００Ｆ３），德国耐驰公司；傅立叶红外光谱 仪（Ａｆｆｉｎｉｔｙ－１），日本岛津公司；接触角测量仪（ＪＣ２０００Ｄ１），上 海中晨数字技术设备有限公司；耐热合金试验机（ＷＤＷ３２００）， 长春科新实验仪器有限公司。
第 ２０期
姜梦林，等：不饱和树脂 －石英砂复合材料的制备及力学性能研究
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的归属如 下：波 数 ３５００ｃｍ－１处 为 过 量 －ＯＨ 的 吸 收 峰，波 数 １７２８ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｏ的吸收峰，波数 １６４０ｃｍ－１处为 Ｃ＝Ｃ的吸 收峰，波数 １３００和 １１５０ｃｍ－１处为 －Ｏ－的吸收峰。上述实验 结果表明，已经成功合成出了不饱和树脂。此不饱和树脂的其 它物性为：树脂的固体含量为 ６４．８％，酸值为 ２４ｍｇＫＯＨ／ｇ，在 ２５℃下，黏度为 ４１０ｍＰａ·ｓ。
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆ ＵｎｓａｔｕｒａｔｅｄＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｅｓｉｎ／ｑｕａｒｔｚＳａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ
ＪｉａｎｇＭｅｎｇｌｉｎ，ＬｉＳｈｕｈｕｉ，ＬｉＪｉｎｇｚｈｅ，ＸｉｅＸｉｎｊｉａｎ，ＺｅｎｇＴａｏ，ＺｈｅｎｇＹａｏｃｈｅｎ
１．２ 实验步骤
１．２．１ 不饱和树脂的合成 将邻苯二甲酸酐和二乙二醇和丙二醇加入圆底三口烧瓶，
逐步升温至 １９０℃。保温反应 １ｈ后，测酸值。待体系的酸值降 至 ＜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ，将反应物料冷却至室温。加入富马酸，逐 步升温至 ２１０～２２０℃，保温。当体系的酸值降至 ５０ｍｇＫＯＨ／ｇ 以下，缓慢抽真空。体系的酸值降低到 ３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下，降 温、兑稀、过滤、包装。 １．２．２ 树脂 －石英砂复合材料
用傅立叶红外光谱测定产物的化学结构（ＫＢｒ法），用差示 扫描量热仪测定树脂的反应性能，用接触角测量仪测定树脂的 表面张力，用万能试验机测定试样的压缩性能。
２ 结果与讨论 ２．１ 不饱和树脂的结构
图 １ 不饱和树脂的红外光谱图 图 １为高活性不饱和树脂的红外光谱图。图中各吸收峰
收稿日期：２０１８－０７－２８ 作者简介：姜梦林（１９９３—），山东莱西人，硕士研究生，主要从事新材料合成研究。
·２８·
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
不饱和树脂 －石英砂复合材料的制备及力学性能研究
姜梦林，李姝慧，李景哲，谢昕剑，曾 涛，郑耀臣
（烟台大学 化学化工学院，山东 烟台 ２６４００５）
摘要：用两步法合成了高活性不饱和树脂，研究了树脂的反应性能、催化剂与固化剂含量等因素对树脂固化性能的影响。考察了该不饱 和树脂的化学结构和浸润性等对不饱和树脂 －石英砂复合材料压缩性能的影响。 关键词：不饱和树脂；石英砂；复合材料；力学性能 中图分类号：ＴＱ３２３．４＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）２０－００２８－０２
不饱和树脂是由二元酸和二元醇缩聚而成的含不饱和双 键的聚合物。为了 方 便 施 工、改 善 性 能，常 用 苯 乙 烯 或 者 丙 烯 酸酯（甲基丙烯酸酯）等活性单体进行稀释。因为不饱和树脂 售价低、制备与使用简单、成型后产品的综合性能较好，而被广 泛应用于树脂 －玻纤复合材料、人造大理石等多个领域。近几 年来，不饱和树脂已成功用于 Ｕ型树脂混凝土排水管道及相关 制品的基体材料。不饱和树脂 －石英砂混凝土具有物美价廉、 成型简单高效（几分钟至十几分钟）、综合强度大（比传统水泥 混凝土管道强度高 ２～３倍）、耐酸碱和防渗透性能优异等特 点，而得到广泛应用。
按比例称取不饱和树脂、催化剂，混匀后，加入计量的固化 剂，搅拌均匀。立即加入质量分数 ８６％的石英砂，混合均匀。 然后，将不饱和树脂 －石英砂混合料转移至模具、脱气，固化成 型。待反应体系 完 全 固 化 后，脱 模。 试 样 养 护 一 周 后，用 万 能 试验机测定试样的压缩性能。
１．３ 实验表征
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｒｅｓｉｎ（ＵＰＲ）ｗｉｔｈａｈｉｇｈｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｖｉａａｔｗｏ－ｓｔｅｐｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＵＰＲ ａｎｄｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＵＰＲ ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＵＰＲ ｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆＵＰＲ－ｑｕａｒｔｚｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＰＲ；ｑｕａｒｔｚｓａｎｄ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ