不饱和聚酯树脂的制备 2013年12月3日

2013年12月3日

姓名：任万杰 专业：橡胶 班级：111 同组者：石越 课程：聚合反应工程与工艺实验 实验项目：不饱和聚酯树脂的制备 一、 实验目的：

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：

大分子中含多个酯键

c

o

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。第一大类为饱和聚酯树脂，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，再进一步加工过程中分子中的双键可参与化学发应，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）（如:顺丁烯二酸、反丁烯二酸、二烯类物质与顺酐的加成物等）、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（最常用的为苯乙烯）按一定比例混合，在有机过氧化物引发剂（如：过氧化二苯甲酰）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（如：叔胺）可使固化反应在常温下进行。通过改变缩聚反应中所用的二元酸、二元醇及乙烯基单体的品种和匹配，可使得制备的树脂的性能在广阔的范围内变动，以赋予产品不同的性能及用途。

不饱和聚酯树脂的突出优点是能在常压常温下固化，或在使用过程中发生交联，可用作涂料、胶泥、层压塑料等。以玻璃纤维为填料的不饱和聚酯树脂增强塑料（俗称为玻璃钢）具有优异的机械性能及防腐性能，可代替金属用于化学工业、汽车工业、航空工业、建筑工业、造船工业等许多部门。

三、试剂与配比：

四、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、台式天平等。

五、装置图：

1.温度计

2.搅拌

3.冷凝管

4.加热套

图9—1 制备不饱和聚脂树脂仪器安装示意图

六、实验操作：

如图9—1所示安装实验装置，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1小时内将温度升到190-200℃，并在此温度下维持反应10分钟，停止加热，将反应物冷却至100℃左右。取几滴反应物与白纸上，实验其粘度。停止反应，将反应液倒入废液桶中。整理仪器。

七、注意事项：

1、合成树脂时,N2进入反应瓶前要经过干燥装置，为了防止空气进入引起不饱和双键等氧化而着色，通N2速率尽量保持稳定。

2、升温不能过快，否则会导致丙二醇的逸失，使粘度增大而酸值高。所以蒸馏头温度＜102℃（蒸馏头装于回流冷凝器顶部），如温度低于190℃时，酯化反应太慢，高于200℃时易使树脂凝胶化。因此反应温度以190—200℃范围为宜。

八、反应现象：

1、加热搅拌过程中，固体逐渐熔融，最后变为黄色液体。

2、反应温度在160℃左右维持不变，原因是反应中无除水装置，达到沸点后温度不再变化；此时应将冷凝回流装置出去以使温度继续上升至190—200℃.

3、反应结束得到淡黄色粘稠状液体。

九、思考题：

1、不饱和聚酯中不饱和键的作用？

答：不饱和聚酯与乙烯基单体（最常用的为苯乙烯）按一定比例混合，在有机过氧化物引发剂（如：过氧化二苯甲酰）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。

2、端羟基聚酯的应用？ 答：端羟基聚酯也称聚酯型多元醇，是合成聚氨酯的原料，可与异氰酸酯反应生成聚氨酯。

3、 端羧基聚酯的应用？

答：端羧基聚酯可以作为环氧树脂等的固化剂。 R

COOH

+

CH 2

CH

O

R

CH

CH 2

O

RCOOCH 2CH

OOCR R

CHCH 2OOCR

OOCR

4、 合成聚酯的方法有哪几种？

答:合成聚酯可以用多元醇与多元酸反应；多元醇与酸酐反应；多元酸与醇酐反应；醇酐与酸酐反应。

5、 PC 的合成方程式？

答：

HO

C CH 3

CH 3

OH

+

COCl

2

-HCl

O

C CH 3CH

3

O

C

O n

6、

环氧乙烷是由乙醇脱水制的的，为醇酐，可与酸或酸酐发生缩聚反应制得相应的不饱和聚酯 如：

HOCH 2CH 2OH

-H O

O

HOOCCH

CHCOOH

CCH

O CHCOOCH 2CH 2O

n

7、

二氧化碳为碳酸酐，可与醇或醇酐发生缩聚反应生成相应的聚酯。

nCO 2

+

nHOROH

ORO C

ORO

n

-H O

8、计算树脂合成配方中OH 与

CO OH 哪者过量？过量多少怎么定？

答：顺丁烯二酸酐的的分子量是98.06，所以其物质的量是n1=0.336mol ；邻苯二甲酸酐的分子量为148.11，所以其物质的量是n2=0.338mol;丙二醇的分子量为76.09，所以其物质的量是n3=0.743。因为2×（0.336+0.338）

=1.348<2×0.743=1.486，所以羟基过量。过量的量为：1.486-1.348=0.138mol 9、 酸值的意义？为什么用酸值来判定反应的终点？

答：酸值是表示树脂反应进行程度的指标。酸值的意义为中和1g 树脂所需氢氧化钾的毫克数，以“mg KOH/g”为单位。酸值越小说明树脂反应程度越高。 10、 树脂合成时为什么要逐步升温？分析温度对反应的影响。

答：逐步加热是为了使固体的酸酐充分溶解，且又不会使丙二醇损失。在反应过程中，温度不能升高的过快，否则会导致丙二醇的逸失，使粘度增大而酸值高。使蒸馏头温度<102℃，如果温度低于190℃，酯化反应太慢，高于200℃时易使树脂凝胶化。因此反应温度在190～200℃范围为宜。