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UPR材料介绍及..
UPR材料介绍及参数
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UPR 是不饱和聚酯树脂(Unsaturated Polyester Resin)的缩写,以下是其介绍及参数:

·化学组成与合成

不饱和聚酯树脂(UPR)是一种热固性树脂。它主要是由不饱和二元酸(或酸酐)、饱和二元酸(或酸酐)与二元醇通过缩聚反应合成。常见的不饱和二元酸是顺丁烯二酸酐,饱和二元酸如邻苯二甲酸酐,二元醇像乙二醇等。在合成过程中,这些原料在一定的温度、催化剂等条件下发生反应,形成具有一定分子量的聚酯分子链。分子链中含有不饱和双键,这是UPR能够进行固化反应的关键结构。

·物理特性

外观:通常是一种粘稠的液体,颜色可以从无色透明到浅黄色或浅棕色不等,这主要取决于原料的纯度和合成工艺。

密度:其密度一般在1.1 - 1.3g/cm³之间,相对来说比水稍重一些。 粘度:具有较高的粘度,这使得它在未固化时能够较好地附着在模具表面或者其他材料上。粘度可以通过添加稀释剂等方式进行调节,以适应不同的成型工艺要求。

·固化特性

UPR的一个重要特性是它可以在常温下固化。固化过程是通过引发剂(如有机过氧化物)引发不饱和双键之间的交联反应来实现的。这个过程会使液态的树脂逐渐变成固态,形成三维网状结构。

固化后的UPR硬度较高,而且具有良好的尺寸稳定性,固化收缩率一般在4 - 8%左右,相对较低,这有助于制造出精度较高的制品。

·机械性能

硬度:固化后的UPR硬度较高,可以达到巴氏硬度40 - 50左右,能够承受一定的压力和摩擦。例如在制造玻璃钢制品时,它可以提供良好的表面硬度,使制品不易被划伤。

强度:具有较好的拉伸强度和弯曲强度。其拉伸强度可以达到30 - 60MPa,弯曲强度能达到60 - 120MPa左右,这使得它能够用于制造一些需要承受一定载荷的结构件。不过,它的机械性能也会受到纤维增强材料(如玻璃纤维)的影响,在和纤维复合后,机械性能会得到显著提高。

·化学性能

耐酸性:对一般的酸有较好的耐受性。例如,在一些化工管道的应用中,它能够抵抗酸性介质的侵蚀,在一定浓度的硫酸、盐酸等酸性环境下可以长时间使用。

耐碱性:不过,它的耐碱性稍差一些。在碱性环境中,尤其是在高浓度的强碱溶液中,可能会发生水解等反应,导致性能下降。

耐溶剂性:对大多数有机溶剂有较好的耐受性,能够在一些有机化学环境中保持稳定。

·应用领域

玻璃钢制品:这是UPR最主要的应用领域之一。它可以与玻璃纤维复合制成玻璃钢,用于制造冷却塔、化工管道、储存容器等。例如,在化工行业中,大量的反应釜、储存罐等设备采用玻璃钢材料,利用UPR的耐腐蚀性和玻璃纤维的增强作用,既可以抵抗化学介质的腐蚀,又能够承受一定的压力。

装饰材料:用于制造人造大理石、人造玛瑙等装饰材料。这些材料具有良好的外观和物理性能,可以用于室内地面、墙面装饰,台面制作等。在建筑装饰领域,人造大理石板材以其美观、耐用的特点,成为了一种常见的装饰材料。

汽车零部件和船舶制造:在汽车和船舶领域,UPR也有一定的应用。在汽车内饰件、车身部件的制造中可以利用其成型性能好、机械性能和装饰性的特点;在船舶制造方面,用于制造小型船只的船体或者船舶的一些零部件,如舱盖等。

UPR材料注塑工艺

·原料准备

树脂选型:首先要根据产品的性能要求选择合适的不饱和聚酯树脂(UPR)。不同型号的UPR在粘度、固化速度、机械性能等方面有所差异。例如,如果需要制造具有较高强度和硬度的产品,可以选择高交联密度的UPR;如果产品对外观要求较高,需要选择颜色浅、透明度好的树脂。

添加剂处理UPR在注塑过程中通常需要添加一些助剂。引发剂是必不可少的,如过氧化苯甲酰(BPO)或过氧化甲乙酮(MEKP),其作用是引发树脂的固化反应。引发剂的用量要根据树脂的类型、注塑温度和产品的尺寸等因素来确定,一般添加量在0.5% - 2%之间。此外,还可能需要添加促进剂来调节固化速度,如环烷酸钴等;添加脱模剂来方便产品脱模,像硬脂酸锌等;添加填料来改善产品性能,如碳酸钙、氢氧化铝等。填料的添加量可以根据具体需求在10% - 50%之间调整。

混合搅拌:将树脂和各种添加剂在适当的容器中进行充分混合搅拌。搅拌速度一般控制在500 - 1000转/分钟,搅拌时间约为10 - 30分钟,以确保添加剂均匀分散在树脂中。如果搅拌不充分,可能会导致产品局部性能不均匀,出现固化不完全或外观缺陷等问题。

·注塑设备要求

注塑机选型:由于UPR的固化特性,需要选择具有合适螺杆设计和温度控制能力的注塑机。螺杆的长径比一般在18:1 - 22:1之间,这样的螺杆能够提供足够的剪切力来混合和输送树脂。同时,注塑机的锁模力要根据产品的投影面积和所需的注射压力来确定,通常要求锁模力能够达到产品投影面积(平方厘米)乘以注射压力(MPa)的1.5 - 2倍。

 模具设计:模具的设计对于UPR注塑工艺至关重要。模具材料应选择具有良好的导热性和耐腐蚀性的钢材,如P20钢或H13钢。模具的冷却系统设计要合理,因为UPR在固化过程中会产生热量,良好的冷却可以控制固化速度和产品质量。同时,模具的浇口设计要考虑树脂的流动性,一般采用侧浇口或点浇口,浇口尺寸要根据产品的大小和形状来确定,以确保树脂能够均匀地填充模具型腔。

·注塑过程参数控制

温度控制UPR的注塑温度一般在20 - 80℃之间。料筒温度不能过高,因为UPR在高温下容易提前固化。通常,料筒前段温度可设置在40 - 60℃,中段温度30 - 50℃,后段温度20 - 40℃。模具温度一般控制在40 - 60℃,合适的模具温度有助于树脂的流动和固化。温度过高会导致产品出现翘曲变形等缺陷,温度过低则可能使树脂流动性差,无法填满模具型腔。

注射压力控制:注射压力一般在30 - 100MPa之间。注射压力的大小取决于产品的形状、尺寸和复杂程度。对于薄壁产品或形状复杂的产品,需要较高的注射压力来保证树脂能够顺利填充模具型腔。但过高的注射压力会导致模具变形和产品内部应力过大,可能引起产品开裂。

注射速度控制:注射速度一般适中,过快的注射速度可能会导致树脂在模具中产生涡流,引入空气,使产品出现气泡等缺陷;过慢的注射速度则会延长注塑周期,降低生产效率。通常,注射速度控制在30 - 60cm³/s之间。

保压和固化:在注射完成后,需要进行保压。保压压力一般为注射压力的50% - 70%,保压时间根据产品的厚度和尺寸而定,一般在10 - 30秒之间。保压的目的是补充树脂在固化收缩过程中所需要的材料,防止产品出现缩痕。保压完成后,产品在模具中继续固化,固化时间根据树脂的类型和产品的尺寸而定,一般需要30 - 90秒。

·产品后处理

脱模清理:当产品在模具中固化完成后,要进行脱模。脱模时要注意避免损伤产品。脱模后的产品可能会带有一些飞边或浇口残留物,需要进行清理。可以采用手工修剪或机械打磨的方式去除飞边和浇口。

后固化处理:为了使产品的性能更加稳定,有时需要进行后固化处理。后固化一般在60 - 100℃的烘箱中进行,时间为2 - 4小时。后固化可以进一步提高产品的硬度、强度和化学稳定性。

质量检测:最后要对产品进行质量检测,包括外观检查(看是否有气泡、裂纹、缩痕等缺陷)、尺寸测量(检查是否符合设计要求)和性能测试(如硬度、强度测试等)。只有通过质量检测的产品才能进入下一道工序或作为成品出厂。

品邦新材料研究院