基本介紹
- 中文名：不飽和樹脂
- 外文名：Unsaturated Polyester Resin
- 誕生：1906年
- 成型工藝：手糊成型工藝
簡介,特性,用途,固化機理,成型工藝,
簡介
“聚酯”是相對於“酚醛”“環氧”等樹脂而區分的含有酯鍵的一類高分子化合物。這種高分子化合物是由二元酸和二元醇經縮聚反應而生成的，而這種高分子化合物中含有不飽和雙鍵時，就稱為不飽和聚酯，這種不飽和聚酯溶解於有聚合能力的單體中（一般為苯乙烯）
而成為一種粘稠液體時，稱為不飽和聚酯樹脂（英文名Unsaturated Polyester Resin 簡稱UPR）。
不飽和聚酯樹脂，它占我們日常使用的樹脂中的75%。
特性
不飽和聚酯樹脂是一種熱固性樹脂，當其在熱或引發劑的作用下，可固化成為一種不溶不融的高分子網狀聚合物。但這種聚合物機械強度很低，不能滿足大部分使用的要求，當用玻璃纖維增強時可成為一種複合材料，俗稱“玻璃鋼”（英文名Fiber Reinforced Plastics 簡稱FRP）。“玻璃鋼”的機械強度等各方面性能與樹脂澆鑄體相比有了很大的提高。
以不飽和樹脂為基材的玻璃鋼（UPR-FRP）具有以下特性：
輕質高強
FRP的密度為1.4-2.2g/cm3，比鋼輕4-5倍，而其強度卻不小，其比強度超過型鋼、硬鋁和杉木。這對於航空、航天、火箭、飛彈、軍械及運輸等需要減輕自重的產品具有非常重要的意義。例如波音747噴氣客機在主要結構上套用的FRP部件達2.2噸，有效地節省了飛機燃料，提高了航速，延長了續航時間，增加了有效載荷。見表1。
表1 UPR-FRP與其他材料的性能
材料 相對密度（g/cm3） 極限拉伸強度（Mpa） 比強度
（×103cm） 拉伸彈性模量（Gpa） 比模量
（×103cm）
UPR-FRP 1.5-1.7 352 2076.6 19.71 115.9
鋼 7.8 880 1128.2 204.16 261.7
硬鋁 2.8 457.6 1634.2 70.4 251.4
杉木 0.5 70.4 1408.0 9.86 197.2
耐腐蝕性能良好
UPR-FRP是一種良好的耐腐蝕性材料，能耐一般濃度的酸、鹼、鹽類，大部分有機溶劑、海水、大氣、油類，對微生物的抵抗力也很強，正廣泛套用於石油、化工、農藥、醫藥、染料、電鍍、電解、冶煉、輕工等國民經濟諸領域，發揮著其他材料無法替代的作用。
電性能優異
UPR-FRP絕緣性能極好，在高頻作用下仍能保持良好的介電性能。它不反射無線電波，不受電磁的作用，微波透過性良好，是製造雷達罩的理想材料。用它製造儀表、電機、電器產品中的絕緣部件能提高電器的使用壽命和可靠性。見表2。
表2 UPR-FRP的介電性能
體積電阻率
（Ω cm） 介電強度
（KV mm-1） 介電常數
（60Hz） 功率因數
（60Hz） 耐電弧性
（S）
1012～1014 15-20 3.0-4.4 0.003 125
獨特的熱性能
UPR-FRP的導熱係數為0.3-0.4Kcal/mh℃，只有金屬的1/100-1/1000，是一種優良的絕熱材料，用其製成的門窗是第五代新型節能建材。另外，FRP線脹係數也很小，與一般金屬材料接近，所以FRP和金屬連線不致受熱膨脹產生應力，有利於其與金屬基材或混凝土結構粘接。
加工工藝性能優異
UPR的加工工藝性能優異，工藝簡單，可一次成型，既可常溫常壓成型，又可以加溫加壓固化，而且在固化過程中無低分子副產物生成，可製造出比較均一的產品。由於其工藝性能優異，近年來已被廣泛用於製作工藝品、仿大理石製品、聚酯漆等非玻璃纖維增強型材料。
材料的可設計性好
UPR-FRP是以UPR為基體，以玻璃纖維為增強骨材的複合材料，二者經過一次性加工成型為最終形狀的製品。所以FRP不僅僅是一種材料，同時也是一種結構。所謂可設計性包含兩方面內容：（1）功能設計；通過選擇合適的UPR和玻璃纖維可以製成具有各種特殊功能的FRP製品，如：可以製成耐腐蝕的產品；可以製成耐瞬時高溫的產品；可製成透光板材；可製成耐火阻燃製品；可製成耐紫外線製品……（2）結構設計：可以根據需要，靈活地設計出各種產品結構，如玻璃鋼門窗、玻璃鋼格柵、玻璃鋼管、玻璃鋼槽、玻璃鋼罐等。
任何一種材料都不是萬能的，FRP也不例外。首先FRP與金屬相比有許多本質上差別，例如金屬是各向同性材料，而FRP是各向異性材料，金屬在應力作用下，一般分為彈性變形與塑性變形兩個階段，而FRP在應力作用下一般沒有顯著的塑性變形階段，沒有屈服點，在受力過程中有分層現象，在超負荷時容易突然斷裂。其次FRP的模量較低，比鋼材差10倍，因此凡對剛性要求高的產品必須進行精心設計。第三，FRP的耐熱比金屬材料相差甚遠，到目前為止FRP的長期使用溫度還只限於200℃以下。
用途
不飽和聚酯樹脂的用途
按具體專用品種分類包括有纏繞樹脂、噴射樹脂、RTM樹脂、拉擠樹脂、SMC、BMC樹脂、阻燃樹脂、食品級樹脂、防腐蝕樹脂、氣乾型樹脂、寶麗板樹脂、工藝品樹脂、紐扣樹脂、瑪瑙樹脂、人造石樹脂、高透明樹脂水晶樹脂、原子灰樹脂等。
作為FRP表面裝飾的防老化阻燃膠衣、耐熱膠衣、噴塗膠衣、模具膠衣、不開裂膠衣、輻射固化膠衣、高耐磨膠衣等。
根據不飽和聚酯樹脂的結構可分為鄰苯型、間苯型、對苯型、雙酚A型、乙烯基酯型等；
根據其性能可分為通用型、防腐型、自熄型、耐熱型、低收縮型等；
根據其主要用途可分為玻璃鋼（FRP）用樹脂與非玻璃鋼用樹脂兩大類。所謂玻璃鋼製品是指樹脂以玻璃纖維及其製品為增強材料製成的各種產品，也稱為玻璃纖維增強塑膠（簡稱FRP或玻璃鋼）；非玻璃鋼製品是樹脂與無機填料相混合或其本身單獨使用製成的各種製品，也稱為非增強型玻璃鋼製品。
UPR的玻璃鋼製品廣泛地套用於下述領域：
建築領域：製冷卻塔，8米3/小時-3000米3/小時的橫流、逆流、噴射式塔及風筒、風機、收水器等輔件。門、窗、輕型採光建築、格柵、活動房、冷庫、公園亭、台、報亭等。
玻璃鋼管、罐、槽等防腐產品及工程：包括大、中、小口徑管道、管件、閥門、貯罐、貯槽、格柵、填倉板、塔器、煙囪、防腐地面及建築防腐等。
玻璃鋼車輛：火車雙層客車及零部件、窗框、汽車車身、保險槓、火車通風道、彈簧板等。
玻璃鋼船艇：包括遊艇、救生艇、交通艇、漁船、快艇、舢舨、養殖船、衝鋒舟等。
玻璃鋼遊樂設備：包括大型遊藝機、大型水上樂園、兒童樂園。
玻璃鋼交通設備、勞保及保全用品：包括公路牌、路標、人行橋、燈具、電纜盒、測量標尺、頭盔、收亭、防爆器材、井蓋等。
玻璃鋼衛生設備：浴缸、洗漱台、便器、鏡架、整體衛生間、垃圾箱。
節能玻璃鋼產品；包括軸流風機、離心風機、太陽能熱水器、風力發電機等。
玻璃鋼食品容器：高位水箱、食品運輸罐、飲料罐。
玻璃鋼城市雕塑、字型、工藝品和貼骨工藝。
玻璃鋼家具：包括座椅、快餐桌、成套家具、電話亭、櫃檯等。
玻璃鋼機電、礦用、輕紡產品：包括防護罩、格柵、乾式變壓器、互感器、高壓拉桿、計算機房、電器開關、SMC衛星天線、銅箔板、服裝模特、通風管道、棉條筒等。
玻璃鋼運動器材和音樂舞蹈器材：包括網球拍、雙槓、單槓、助跳板、賽艇、道具等。
UPR的非玻璃鋼套用領域大致如下：
包括水晶工藝品、不透明各種造型工藝品等
鈕扣 ：各種聚酯鈕扣製品。
人造石：包括人造大理石、人造瑪瑙、人造花崗岩等
塗層：包括家俱塗層、鋼琴、電視機、收音機外殼、縫紉機台板以及腳踏車罩光漆等。
原子灰 ：汽車修補用聚酯膩子等。
其它：包括錨固劑、電器澆鑄、增韌劑、粘接劑等
固化機理
從游離基聚合的化學動力學角度分析 ，UPR的固化屬於自由基共聚合反應。固化反應具有鏈引發、鏈增長、鏈終止、鏈轉移四個游離基反應的特點。
鏈引發——從過氧化物引發劑分解形成游離基到這種游離基加到不飽和基團上的過程。
鏈增長——單體不斷地加合到新產生的游離基上的過程。與鏈引發相比，鏈增長所需的活化能要低得多。
鏈終止——兩個游離基結合，終止了增長著的聚合鏈。
鏈轉移——一個增長著的大的游離基能與其他分子，如溶劑分子或抑制劑發生作用，使原來的活性鏈消失成為穩定的大分子，同時原來不活潑的分子變為游離基。
成型工藝
1）手糊成型工藝；
2）噴射成型工藝；
3）澆鑄成型工藝；
4）定長纏繞工藝；
5）連續纏繞制管工藝；
6）拉擠成型工藝；
7）袋壓法（壓力袋法）；
8）片狀模壓成型工藝；
9）團裝模壓成型工藝；
10）真空輔助輕質RTM（L-RTM）
