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0 引言

熱固樹脂的全稱為熱固性能丙烯酸樹脂材料，在該體系中，丙烯酸屬于其核心構(gòu)成物質(zhì)，多種物質(zhì)在材料中呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)通常為不溶性聚合物，因此熱固樹脂體系也被稱為交聯(lián)式或反應(yīng)式樹脂。由于樹脂體系具備一定熱固性，因此其中含有大量的官能團(tuán)。在涂漆制作過程中，通過在樹脂中加入三聚氰胺、聚合氨等物質(zhì)，使官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種特殊的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到不溶于水、不易熔化等效果。而通過對(duì)熱固樹脂體系進(jìn)行高固或處理合成工藝，可使熱固樹脂體系中的相對(duì)分子量含量下降到1.0×103～2.0×103之間。因此，在正常施工黏度條件下，熱固樹脂體系中的固體成分含量可達(dá)25.0%～75.0%，也正由于熱固樹脂體系具有此種高硬度、高耐熱性等優(yōu)勢(shì)，使其在澆筑過程中可呈現(xiàn)多元化形態(tài)。相比于熱塑性樹脂材料，熱固樹脂體系中含有的分子量相對(duì)較低，但由于熱固樹脂體系的使用成本較低，因此熱固樹脂體系成為了有關(guān)單位的重點(diǎn)研究材料。為了進(jìn)一步掌握熱固樹脂體系的特性，文章將以此材料作為研究對(duì)象，對(duì)其流變特征與變化規(guī)律進(jìn)行深入的研究與挖掘，以此實(shí)現(xiàn)熱固樹脂材料在市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用。

1 熱固樹脂體系的應(yīng)用

由于本文研究的熱固樹脂體系材料中含有大量的官能團(tuán)，且官能團(tuán)中大多由烯類單體構(gòu)成，此過程經(jīng)過了制漿與澆筑等多種工藝行為。為此，熱固樹脂體系材料的常規(guī)應(yīng)用為運(yùn)輸車輛風(fēng)擋、飛機(jī)機(jī)艙的艙蓋等。

熱固樹脂體系通常呈纖維狀、半乳液狀、溶液狀，在產(chǎn)品生產(chǎn)或使用過程中，需要對(duì)其進(jìn)行加熱烘烤行為，以此將半乳狀的材料進(jìn)行固化或鍍膜處理，從而形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[1]。在此過程中，交聯(lián)的方式可分為反應(yīng)式交聯(lián)與自身行為交聯(lián)等。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，溫度到達(dá)某一指定數(shù)值后(此行為可采用添加處理催化劑代替)，樹脂中的官能團(tuán)相互之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)熱固樹脂體系固化。因此，除上述提出的應(yīng)用，熱固樹脂體系也可應(yīng)用于紡織物的制作、紙張的處理、皮革物件的制作、工業(yè)涂漆的制作與建筑施工涂料的制作等。

2 熱固樹脂體系流變特征

2.1 動(dòng)態(tài)黏度特性

文章在對(duì)熱固樹脂體系的流變特征研究中，考慮到材料的官能團(tuán)中含有大量的乙烯或乙烯聚合物，因此熱固樹脂體系發(fā)生流變行為時(shí)，其不同濃度的聚合物黏度將會(huì)發(fā)生變化[2]，此種變化形式如圖1所示。

圖1 熱固樹脂體系流變黏度特征

圖1顯示當(dāng)熱固樹脂體系材料在加熱狀態(tài)下時(shí)，乙烯或乙烯聚合物的黏度隨著溫度的升高先降低，再呈現(xiàn)升高狀態(tài)。當(dāng)溫度處于125 ℃時(shí)，樣品的黏度呈現(xiàn)趨近穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)溫度超過225 ℃時(shí)，樣品的黏度急劇上升[3]。因此可以認(rèn)為，熱固樹脂體系在溫度變化的條件下，材料基本呈現(xiàn)一種液態(tài)或乳化狀態(tài)的形態(tài)。而當(dāng)溫度處于125～225 ℃階段時(shí)，其液態(tài)的反應(yīng)較不活躍，當(dāng)溫度持續(xù)上升至225 ℃時(shí)，熱固樹脂材料自身發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，無論是反應(yīng)速率和反應(yīng)效果均呈現(xiàn)急劇增加的狀態(tài)，也因此導(dǎo)致材料黏度快速上升。

綜合上述分析，產(chǎn)生此種流變特征的主要原因是：在溫度不斷升高的條件下，熱固樹脂體系中的乙烯或聚乙烯官能團(tuán)逐步呈現(xiàn)溶解狀態(tài)，并與樹脂產(chǎn)生共混聯(lián)合反應(yīng)，從而導(dǎo)致樹脂體系流動(dòng)黏度升高。而當(dāng)體系黏度達(dá)到峰值或最高時(shí)，若選擇溫度持續(xù)上升，屬于對(duì)體系中的乙烯分子運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行了加劇處理，會(huì)導(dǎo)致在一定溫度的條件下，熱固樹脂體系的動(dòng)態(tài)黏性綜合性能呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[4]。而當(dāng)溫度進(jìn)一步上升超過225 ℃時(shí)，熱固樹脂體系自身發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，黏度呈現(xiàn)急劇上升狀態(tài)。因此可以推測(cè)，熱固樹脂體系中的乙烯或與其聚合物可直接影響其體系的流變特性，并且此種反應(yīng)與溫度具有一定的直接關(guān)系。

2.2 等溫流變特性

除上述提出的動(dòng)態(tài)黏度特性外，熱固樹脂體系還具備等溫流變特性，即熱固樹脂體系的流變特性受到其固化程度的影響，當(dāng)環(huán)境溫度呈現(xiàn)上升狀態(tài)時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)活躍，分子間的間距變大，使得熱固樹脂體系分子運(yùn)動(dòng)空間被拓寬，更加有利于熱固樹脂體系的流動(dòng)，此時(shí)體系整體流變系數(shù)增強(qiáng)。同時(shí)，在等溫條件下，熱固樹脂體系中的羥基基團(tuán)會(huì)受到交聯(lián)的影響，從而發(fā)生固化作用[5]。此時(shí)，體系的固化度提升，影響熱固樹脂體系中的分子鏈運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致整體流變能力較差，在此情況下，熱固樹脂體系整體黏度升高。

采用計(jì)算公式log(y)=a+bx，進(jìn)行熱固樹脂體系等溫流變曲線的擬合與繪制。公式中y表示在等溫條件下，對(duì)熱固樹脂體系檢測(cè)的流變系數(shù)(黏度)；x表示等溫條件發(fā)生時(shí)間；a與b分別表示流變相關(guān)參數(shù)。根據(jù)熱固樹脂體系中乙烯-乙烯聚合物(PES)的不同濃度，使用上述計(jì)算公式，對(duì)等溫流變特性的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行擬合處理[6]。結(jié)果如表1所示(擬合過程考慮到PES的濃度含量通常在0%～40.0%之間)。

表1 等溫流變參數(shù)擬合結(jié)果

表1中，R表示等溫流變參數(shù)擬合結(jié)果。根據(jù)表1中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，相關(guān)系數(shù)R的具體值無限趨近于1.0。這一數(shù)值可表示上述提出擬合計(jì)算公式的應(yīng)用是具有實(shí)際意義的，公式中a可以使用多項(xiàng)式的方式表示。

分析相關(guān)參數(shù)a與乙烯-乙烯聚合物之間的關(guān)系，用下述方程式表示，Y=A+B1X+B2X2。公式中Y表示為相關(guān)參數(shù)a；其中X表示為乙烯-乙烯聚合物(PES)濃度(計(jì)算單位為%)[7]。綜合公式可將相關(guān)參數(shù)a與濃度含量的關(guān)系繪制成如圖2所示的關(guān)系圖。

圖2 a與PES的關(guān)系

綜合圖2可知，熱固樹脂體系流變特征由常數(shù)參數(shù)a決定，隨著乙烯—乙烯聚合物含量的增加，參數(shù)a呈現(xiàn)緩步提升趨勢(shì)，這表明當(dāng)熱固樹脂體系中PES的數(shù)量達(dá)到一定數(shù)值后，體系整體流變速度的增長(zhǎng)不會(huì)受到相關(guān)因素的影響，而產(chǎn)生此種效應(yīng)的最終結(jié)果是由于PES中的羥基引起交聯(lián)固化反應(yīng)。

3 熱固樹脂體系流變變化規(guī)律

綜合本文上述對(duì)熱固樹脂體系流變特征的分析可知，體系在常溫狀態(tài)下呈現(xiàn)乳化狀或黏稠狀，結(jié)合溫度與體系黏度之間的關(guān)系可知，熱固樹脂體系呈現(xiàn)典型的固化特征。因此，應(yīng)將熱固樹脂體系的儲(chǔ)存溫度控制在20.0 ℃±0.5 ℃左右，結(jié)合室溫濕度的變化，將其控制在10.0%～15.0%之間[8]。綜合有關(guān)研究結(jié)果可知，熱固樹脂體系在恒溫條件下，隨著室溫儲(chǔ)存溫度的提升，其樹脂的黏度呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)，而常用的拐點(diǎn)法可用于確定在不同儲(chǔ)存時(shí)間下熱固樹脂體系的凝膠點(diǎn)(/也可稱其成為凝固時(shí)間)。綜合室溫條件下熱固樹脂體系的儲(chǔ)存時(shí)間及有關(guān)實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)，繪制的結(jié)果圖如圖3所示。

圖3 室溫存儲(chǔ)條件下熱固樹脂體系的儲(chǔ)存時(shí)間

根據(jù)圖3可知，在室溫存儲(chǔ)條件下，熱固樹脂體系的儲(chǔ)存時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這也代表熱固樹脂體系的流變變化較不顯著，盡管逐步呈現(xiàn)固化狀態(tài)，但相對(duì)變化較為緩慢。

4 結(jié)語

文章以熱固樹脂材料為研究對(duì)象，對(duì)其體系的流變特征及變化規(guī)律進(jìn)行了深入的研究，結(jié)合熱固樹脂體系材料的提出與本文對(duì)材料有關(guān)性能的研究，解決了傳統(tǒng)樹脂材料存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)涂膜綜合機(jī)械性能與耐腐蝕性能的提升。常規(guī)情況下，熱固樹脂體系中的相對(duì)分子量含量在1.0×104～2.0×104之間，因此熱固樹脂體系不僅具有普通樹脂材料具備的性能，同時(shí)也具有其他顯著的優(yōu)越性能。因此，在后期對(duì)熱固樹脂材料的研究與應(yīng)用中，可將本文的研究成果作為依據(jù)，將流動(dòng)度作為參照，對(duì)有關(guān)材料的施工工藝進(jìn)行指導(dǎo)，以此保障使用熱固樹脂材料進(jìn)行構(gòu)件制作的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)熱固樹脂材料在市場(chǎng)內(nèi)更加廣泛地應(yīng)用，解決傳統(tǒng)材料在使用中存在的工藝復(fù)雜、使用成本高等問題。