CN103524685B - 专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂及其制备方法，它先是将邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇以及一缩二乙二醇按照1∶2∶（0.7～0.8）∶（2.0～2.5）的摩尔比加入到反应釜中，然后在160℃～210℃的温度下进行熔融缩聚反应，接着将反应得到的缩聚物加入到苯乙烯中，最后在50℃～85℃的温度下搅拌稀释均匀制得。本发明通过选择合适的组分及其配比，并且通过酸值和粘度控制反应终点，最终可以得到断裂伸长率在4.0%以上的专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂。
Description
技术领域
本发明涉及一种不饱和聚酯树脂及其制备方法，尤其涉及一种专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂及其制备方法。
背景技术
随着国内玻璃钢行业的发展，玻璃钢拉挤成型技术更是得到迅猛发展，使得拉挤成型的玻璃钢产品的品种不断扩大，而矿业用锚杆即为玻璃钢拉挤成型技术中新开发的一种产品。
普通锚杆主要是由作为基体材料的不饱和聚酯树脂和作为增强材料的玻璃纤维制成，其中玻璃纤维是承受应力的主要部分，而不饱和聚酯树脂则主要起均衡载荷的作用，因此普通锚杆对于不饱和聚酯树脂的力学性能要求不高。
矿业用锚杆是一种用于地下矿道或者隧道墙壁的加固件，这种作为加固应用的锚杆必须要求承受较高的抗拉强度和剪切应力，因此矿业用锚杆对于不饱和聚酯树脂的抗拉性能要求较高，通常要求固化后树脂的拉伸强度55MPa，尤其是要求断裂伸长率≥4.0%。
而现有的不饱和聚酯树脂在固化后，在拉伸强度能够满足≥55MPa的情况下，其断裂伸长率通常都不到2.0%，因此，不适宜制造矿业用锚杆。
发明内容
本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种断裂伸长率在4.0%以上的专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂。
本发明的目的之二在于提供上述不饱和聚酯树脂的制备方法。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂，它是由邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇以及一缩二乙二醇按照1∶2∶（0.7～0.8）∶（2.0～2.5）的摩尔比制成。
不饱和聚酯树脂的物化性能主要取决于其分子链上的结构单元，而结构单元则取决于所用的组分及其配比。本发明选择价格低廉的邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐作为二元酸，并且将它们的摩尔比限定为1∶2，这样能够确保具有较好的力学性能。另外，考虑到一缩二乙二醇与不饱和交联单体的相容性，特别是随着缩聚物的分子量增大，相容性更差，因此，本发明选择少量丙二醇与之进行复配组成二元醇，这样不但能确保与不饱和交联单体的相容性，而且还能有效改善综合物化性能。
实现本发明目的之二的技术方案是：一种上述专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂的制备方法，具有以下步骤：①将邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇以及一缩二乙二醇按照摩尔比加入到反应釜中，在160℃～210℃的温度下进行熔融缩聚反应，得到缩聚物；②将步骤①得到的缩聚物加入到苯乙烯中，在50℃～85℃的温度下搅拌稀释均匀，即得专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂。
不饱和聚酯树脂的综合物化性能不仅与其分子结构有关，还与其分子量密切相关。而通过采用酸值和粘度来控制反应终点，即能够有效控制不饱和聚酯树脂的最佳分子量，进一步提高不饱和聚酯树脂的综合物化性能。
因此，上述步骤①所述的熔融缩聚反应的终点为反应釜中物料的Gardner气泡粘度达到H～I、酸值达到26mgKOH/g～32mgKOH/g。
本发明具有的积极效果：本发明通过选择合适的组分及其配比来制备不饱和聚酯树脂，并在制备过程中通过酸值和粘度来控制反应终点，从而有效控制不饱和聚酯树脂的最佳分子量，最终可以得到综合物化性能优异的不饱和聚酯树脂，尤其是断裂伸长率可达到4.0%以上。采用该不饱和聚酯树脂与玻璃纤维增强材料一起通过玻璃钢拉挤成型工艺生产出的矿业用锚杆，不但性能优异，而且价廉物美。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂由邻苯二甲酸酐（简称PA，下同）、顺丁烯二酸酐（简称MA，下同）、丙二醇（简称PG，下同）以及一缩二乙二醇（简称DEG，下同）按照1∶2∶0.72∶2.32的摩尔比制成。
具体制备方法如下：
①将PA、MA、PG以及DEG按照上述摩尔比加入到反应釜中，先升温至160℃缓慢反应0.5h，然后缓慢升温至205℃～210℃保温反应。
当反应釜中物料的Gardner气泡粘度达到H～I、酸值达到29mgKOH/g时（本实施例为反应10h左右），停止反应，得到缩聚物。
②将步骤①得到的缩聚物抽入已加入苯乙烯的稀释釜中（缩聚物与苯乙烯的重量比65∶35），升温至70℃搅拌稀释均匀，即得专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂成品。
测定该不饱和聚酯树脂成品的化学性能以及物理性能，结果见表2。
（实施例2～实施例3）
各实施例与实施例1基本相同，不同之处见表1和表2。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| PA∶MA∶PG∶DEG（摩尔比） | 1∶2∶0.72∶2.32 | 1∶2∶0.74∶2.30 | 1∶2∶0.76∶2.28 |
| Gardner气泡粘度 | H～I | H～I | H～I |
| 酸值mgKOH/g | 29 | 28 | 30 |
表2
| 测试方法 | 指标范围 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 外观 | GB/T8237.4.1.1 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 |
| 粘度Pa·s | GB/T7193.1 | 0.35～0.50 | 0.44 | 0.43 | 0.45 |
| 凝胶时间min | GB/T7193.6 | 8～14 | 10.7 | 10.0 | 11.0 |
| 酸值mgKOH/g | GB/T2895 | 26～32 | 30 | 29 | 29 |
| 固体含量% | GB/T7193.3 | 62.0～68.0 | 66.5 | 66.6 | 66.2 |
| 巴柯硬度 | GB/T3854 | ≥35 | 36 | 37 | 36 |
| 热变形温度℃ | GB/T1634 | ≥65 | 66.8 | 66.0 | 67.8 |
| 弯曲强度MPa | GB/T2570 | ≥80 | 97.0 | 98.2 | 97.3 |
| 弯曲模量MPa | GB/T2570 | ≥2700 | 2860 | 2853 | 2875 |
| 拉伸强度MPa | GB/T2568 | ≥55 | 60.0 | 59.5 | 59.8 |
| 拉伸模量MPa | GB/T2568 | ≥2700 | 2899 | 2903 | 2888 |
| 断裂伸长率% | GB/T2568 | ≥4.0 | 4.46 | 4.66 | 4.51 |
| 冲击韧性kJ/M2 | GB/T2571 | ≥6 | 6.68 | 7.01 | 6.73 |
由表2可以看出：本发明的不饱和聚酯树脂固化后的拉伸强度均达到55MPa以上，而且断裂伸长率均达到4.4%以上，完全适宜制造矿业用锚杆。
Claims (3)
1.一种专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂，其特征在于：它是由邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇以及一缩二乙二醇按照1∶2∶（0.7～0.8）∶（2.0～2.5）的摩尔比在160℃～210℃的温度下进行熔融缩聚反应制成；所述的熔融缩聚反应的终点为反应釜中物料的Gardner气泡粘度达到H～I、酸值达到26mgKOH/g～32mgKOH/g。
2.一种权利要求1所述的专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
①将邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇以及一缩二乙二醇按照摩尔比加入到反应釜中，在160℃～210℃的温度下进行熔融缩聚反应，得到缩聚物；
②将步骤①得到的缩聚物加入到苯乙烯中，在50℃～85℃的温度下搅拌稀释均匀，即得专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求2所述的专用于制造矿业用锚杆的不饱和聚酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤①所述的熔融缩聚反应的终点为反应釜中物料的Gardner气泡粘度达到H～I、酸值达到26mgKOH/g～32mgKOH/g。
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