过氧化物的选择:应用的视角

本文旨在从用户的角度,提供有关过氧化物选择和使用的见解。

复合材料由广泛分类为热固性和热塑性的各种有机聚合物制成。在大多数应用中,基本上是单体或聚合物树脂--交联形成固化树脂。由于易于加工和相对较低的成本,聚酯和乙烯基酯树脂被广泛使用。这些树脂通过自由基反应交联成固体。这种交联是通过加入引发剂实现的,引发剂是当被活性金属盐促进时分解成自由基的化合物。这个自由基的生成是永久存在的,直到所有的引发剂被分解。

典型化学反应步骤如下:

产生的自由基与树脂中的反应性位点结合,然后产生另一个反应性自由基,继续交联过程。

什么是我的过程?

通常与聚酯和乙烯基酯树脂相关的应用是拉挤成型,树脂传递成型,长丝缠绕和喷涂等工艺。多种过氧化物可用于聚酯和乙烯基酯树脂,其选择或适用性取决于应用或加工类型。这些应用或处理参数也决定适用期要求(两种反应性化学物质在混合时保持可用的时间段),以及树脂和过氧化物组合的选择。

由于过氧化物非常具有反应性(有时甚至对冲击敏感),因此可能需要特别考虑安全处理它们。为了减轻震动敏感度并安全处理,过氧化物有时以悬浮液的形式提供。一些悬浮液是水基的。如果您的树脂或工艺过程对湿度敏感,请注意避免使用水基悬浮液。

哪种更适合我?

对于像树脂灌注,手糊和喷射等工艺而言,在适用时间较短的情况下,室温活性过氧化物是合适的,如过氧化甲乙酮(MEKP)。

对于需要长树脂适用期的拉挤成型和长丝缠绕等应用,热活化的过氧化物是合适的,一个例子是过氧酯如过氧化苯甲酸叔丁酯。

应该使用多少过氧化物?

通常,少量过氧化物(约0.5-2重量%)足以开始固化反应。应选择过氧化物在施加的温度下产生足够的自由基,并导致完全或更高程度的固化。固化速率也取决于树脂中促进剂/促进剂和抑制剂的存在。树脂常与系统中预先混合的促进剂或抑制剂一起供应,或者最终用户可根据其固化要求选择添加特定促进剂或抑制剂。

产品尺寸注意事项

在用于加工薄复合部件的拉挤成型和纤维缠绕应用中,单过氧化物如过氧化苯甲酰(BPO)可能就足够了。在某些情况下,一种快速分解的过氧化物可能不会产生足够的自由基来完成固化。对于中等厚度的零件,可能需要多种过氧化物体系。而且,高度放热的反应经常会导致部件中的不均匀温度分布问题,这可能导致残余应力和开裂,特别是在厚部件中。

下图显示了一个部分中心的裂纹示例,这些考虑可能没有得到适当的控制。

横断面

为了解决这些问题,一种可行的方法是在树脂/引发剂体系中同时使用高温缓慢反应性过氧化物和低温快速反应性过氧化物的组合。这样,生产线速度和固化时间可以协调和控制。

虽很难面面俱到,上述考虑触及了最终用户在选择过氧化物引发剂时应考虑的要点。出于说明的目的,我们试图分离过程类型,速度,部件厚度等因素,实际上这些因素是相互关联的,并且恰当的过氧化物选择是丰常重要的。

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