气干型不饱和聚酯腻子快干性与稳定性研究

程秀莲，霸书红

(沈阳理工大学装备工程学院，辽宁沈阳 110159)

气干型不饱和聚酯腻子快干性与稳定性研究

程秀莲，霸书红

(沈阳理工大学装备工程学院，辽宁沈阳 110159)

分析了不饱和聚酯腻子主剂不稳定的原因。研究了促进剂、加速剂及阻聚剂等对不饱和聚酯腻子快干性与稳定性的影响，结果表明:促进剂对不饱和聚酯腻子快干性与稳定性影响显著，其质量分数为0.80%较适宜;阻聚剂对不饱和聚酯腻子稳定性影响显著，质量分数为0.8‰较适宜;腻子表干时间为30min、实干时间为81 min、60℃稳定性为10d。

腻子;促进剂;阻聚剂;稳定性;快干性

引 言

能在空气中聚合固化完全的不饱和聚酯称为气干型不饱和聚酯。采用气干型不饱和聚酯与颜料、填料、交联剂、促进剂及防沉剂等研磨调制而成的腻子称气干型不饱和聚酯腻子。不饱和聚酯树脂腻子(俗称原子灰)主要应用于填坑和嵌缝，与传统桐油石膏腻子、过氯乙烯腻子等相比，具有粘附力强、能厚涂、填平性良好、易打磨、表面粗糙度低、快速固化、固化后涂层致密坚硬及无大量有机溶剂挥发等优点而被广泛应用于大中型客车车身及相关附件表面凹坑处的填充找平，深受汽车、机械、电气、高档家具制造等行业用户的欢迎［1-4］。

尽管国内腻子生产厂家众多，进口腻子价格比国内产品高2～4倍，但是在市场上进口腻子仍占有主导地位，全国每年进口腻子4亿桶以上［5］。这主要是因为进口腻子的快干性、打磨性、批灰性及储存稳定性等性能优良。

腻子快干性决定腻子施工适用期和工作效率。腻子稳定性决定腻子储存期，直接影响厂家和用户经济效益。可见腻子快干性和储存性是腻子两个重要性能，且腻子的快干性和储存性是一对矛盾体，密不可分，单独研究哪一个性质都是没有意义的。本文主要通过调节促进剂体系及用量和阻聚剂用量进行腻子快干性与稳定性的研究。

1 实验部分

1.1 原料及配方

主灰中主要原料及配方见表1。

表1 主灰原料及配方

固化剂主要原料及配方见表2。

表2 固化剂原料及配方

1.2 腻子主灰制备

按配比将气干型不饱和聚酯、异辛酸钴、环烷酸铜、N，N-二甲基苯胺、对苯二酚和苯乙烯混合均匀为组分A;按配比将滑石粉、沉淀硫酸钡、玻璃微珠、钛白粉和高岭土混合均匀为组分B;再将组分A和组分B混合均匀，既得腻子主灰。

1.3 固化剂制备

按配比将过氧化环己酮、填料和颜料等依次加入，搅拌均匀即可。

1.4 性能测试

1)腻子表干时间测定 将 m(腻子主灰)∶m(固化剂)=100∶2比例快速混匀，再快速均匀地刮在洁净钢板上。在腻子膜上轻放一个脱脂棉球，用嘴距棉球10～15cm沿水平方向轻吹棉球，如能吹走，且腻子膜面不留有棉丝，初步认为表面干燥。再用手指轻触腻子膜表面，如感到有些发粘，但无腻子粘在手指上，即认为表面干燥。从腻子刮完到腻子表面干燥的时间即为腻子表干时间。

2)腻子主灰稳定性测定 将腻子主灰密封在锥型瓶中，放在恒温60℃的电烘箱中，每天观察试样，当试样表面出现裂纹时，此时的时间为试样60℃下的稳定时间。

3)施工适用期测定 从调配腻子开始计时到原子灰固化不能施工时为止的时间为施工适用期。

2 结果与讨论

2.1 腻子主灰不稳定性分析

首先，在腻子主灰制备过程中，存在力化学不稳定性。由于腻子主灰中固体粉料约占70%，气干型不饱和聚酯是高分子化合物。在混合时，阻力极大，少数气干型不饱和聚酯分子能发生机械裂解，产生大分子自由基引发交联溶剂进行聚合反应，使主灰稳定性变差。其次，腻子主灰在储存过程中，存在热化学不稳定性。由于气干型不饱和聚酯分子中含有双键、叔氢、烯丙基氢等活性基团，这些活性基团可在热和主灰中某些活性物质的引发下发生聚合反应，使主灰稳定性变差。包装罐的清洁、密封及贮存的环境温度和时间对热化学不稳定性影响很大。最后，原子灰体系还存在物理不稳定性，即沉降稳定性。本文主要研究腻子主灰的力化学不稳定性和热化学不稳定性。

2.2 搅拌速度和搅拌时间对原子灰表干时间的影响

搅拌速度快则剪切力大，易发生力化学反应和产生较多的摩擦热，摩擦热促进热化学反应的发生。搅拌时间短难以混匀，搅拌时间长则发生力化学反应和热化学反应的时间长，对腻子稳定性不利。搅拌速度和搅拌时间对原子灰表干时间的影响见表3。

表3 搅拌速度和搅拌时间对原子灰表干时间的影响1)20℃

由表3中实验数据可见，前5min升温迅速，其后升温缓慢，搅拌转速越快，主灰升温越高，表干时间越短，搅拌转速和搅拌时间对腻子表干时间的影响具有互补性。主灰升温高，说明搅拌摩擦力大，气干型不饱和聚酯大分子机械断链几率提高，但5min后升温缓慢，说明主灰升温主要是摩擦产热，由机械断链产生自由基，引发的聚合极少，聚合热亦很小，温度较高时，向环境散热多，因此，后期升温缓慢。在实际生产中如能将摩擦产生的热量及时除去，可以采用较高的转速，缩短搅拌时间，提高生产效率。本研究采用3档搅拌10 min。

2.3 促进剂复配对腻子快干性和稳定性的影响

由于过氧化环己酮中同时含有H—O—O—R和R—O—O—R，异辛酸钴和环烷酸铜是氢过氧化物的促进剂，二甲基苯胺是过氧化物的促进剂，同时二甲基苯胺还是异辛酸钴的加速剂。因此选上述三种促进剂复配，利用正交试验研究其对腻子快干性和稳定性的影响，因素与水平见表4，试验结果见表5。

表4 因素与水平

表5 正交试验结果

由表5中极差R值可见，二甲基苯胺对表干时间、实干时间和储存时间均影响极小，取最低水平C1;环烷酸铜对表干时间、实干时间和储存时间有一定影响，兼顾快干性和储存期，取中间水平B2;异辛酸钴对表干时间、实干时间和储存时间有显著影响，兼顾快干性和储存期，取中间水平A2，因此，理论最优方案为A2B2C1。

按理论最优方案A2B2C1进行验证试验，表干时间为17min，实干时间为65min，60℃稳定性5d。

2.4 阻聚剂与促进剂体系复配对腻子快干性和稳定性的影响

最常用的阻聚剂是对苯二酚，对苯二酚与促进剂体系复配对腻子快干性和稳定性的影响见表6。

表6 阻聚剂与促进剂体系复配对腻子快干性和稳定性的影响

由表6中实验数据可见，阻聚剂对腻子主剂稳定性的影响大于对腻子快干性的影响，综合考虑腻子的快干性和腻子主剂的稳定性，选对苯二酚用量为0.80‰，促进剂体系用量为0.80%为宜。

2.5 腻子性能

按较佳配比制得腻子，测定其性能见表7。

表7 腻子性能

3 结论

1)促进剂对不饱和聚酯腻子的快干性与稳定性影响显著，用量为0.80%较适宜。

2)阻聚剂对不饱和聚酯腻子稳定性影响显著，用量为0.8‰较适宜。

3)腻子的表干时间为30min、实干时间为81 min、60℃稳定性为 10d。

［1］王健，闫武娟.客车用原子灰常见缺陷原因分析［J］.客车技术与研究，2010，3(3):41-42.

［2］王锦敏.钣(合)金原子灰的研制［J］.上海涂料，2009，47(11):19-20.

［3］季燕雄，柴雪茹，李宁，等.原子灰在汽车涂装中的应用［J］.现代涂料与涂装，2009，(5):57-60.

［4］徐景峰，吴朝华.原子灰的性能改进概述［J］.广东化工，2010，37(5):8-9.

［5］李德东.提高原子灰综合性能的研究［J］.表面技术，2010，39(3):97-99.

Quick Drying Property and Stability of Air Drying Unsaturated Polyester Putty

CHENG Xiu-lian，BA Shu-hong
(College of Equipment Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China)

The instability reasons of air drying unsaturated polyester putty were analyzed.The influences of accelerator，promoter and polymerization inhibitor on the quick drying property and stability of air drying unsaturated polyester putty were determined.The results indicate that the quick drying property and stability of polyester putty stability is obviously affected by accelerator，the optimal content of accelerator is around 0.80%.The stability of polyester putty is also influenced by the addition of polymerization inhibitor，and the optimal content of polymerization inhibitor is about 0.8‰.The skin and real drying time of putty is separately 30 min and 81min，and the stable time is 10 days at 60℃.

putty;accelerator;polymerization inhibitor;stability;quick drying properly

TQ635.3

B

1001-3849(2011)06-0025-04

2011-01-17

2011-03-29