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摘 要

本课题的设计思路是以碳酸氢钾为发泡剂，偶氮二异丁腈为引发剂兼发泡剂的单引发双发泡机构来制备低密度不饱和聚酯树脂（LDUPR）制品。实验在温度范围为90~110℃通过KHCO₃分解的气体和由AIBN产生的氮气来发泡，并用AIBN分解产生自由基来固化树脂。 使用差示扫描量热仪（DSC）分析KHCO₃分解的热量变化和固化树脂体系的AIBN引起的放热; 使用数字电子显微镜观察LDUPR样品的泡孔分布; 并使用红外光谱仪测量固化树脂时成核剂是否参加了固化反应当中而改变了树脂的化学组分。

本项目选择成核剂类型，用量和UPR固化温度作为实验的影响因素。通过分析，确定最佳成型温度和最佳成核剂及其用量。实验表明，最佳成型温度为100℃，成核剂的最佳用量为3phr。 在此条件下，己二酸样品的表观密度为0.41±0.01 g·cm^-3，抗压强度为12.96±0.61 MPa，比压强度为31.61±1.18 MPa·g^-1·cm³; 样品的表观密度为0.43±0.01 g·cm^-3，抗压强度为13.73±0.67 MPa，比压强度为31.93±1.18 MPa·g^-1·cm ³，碳酸钠试样的表观密度是0.45±0.01 g·cm^-3，抗压强度为14.02±0.67 MPa，比抗压强度达到31.16±1.18 MPa·g^-1·cm³。

关键词：低密度 偶氮二异丁腈 不饱和聚酯树脂 成核剂

The Influence of different nucleating agents on LDUPR cell structure prepared by Potassium bicarbonate

Abstract

The design idea of ​​this task is to prepare low-density unsaturated polyester resin (LDUPR) products using potassium bicarbonate as the foaming agent and azobisisobutyronitrile as the initiator and blowing agent in the single-initiated double-foaming mechanism. Experiments in the temperature range of 90 ~ 110 °C potassium bicarbonate decomposition gas and nitrogen generated by AIBN to foam, and AIBN decomposition to generate free radicals to cure the resin. Differential scanning calorimeter (DSC) was used to analyze the change in heat of KHCO₃ decomposition and the AIBN-induced heat release of the cured resin system; the cell distribution of LDUPR samples was observed using a digital electron microscope; and the cured resin was measured using an infrared spectrometer in order to carry on chemical composition analysis.

This project selected nucleating agent type, dosage and UPR curing temperature as the influencing factors for experiments. Through analysis, determine the best molding temperature and the best nucleating agent and its dosage. Experiments show that the optimum molding temperature is 100°C, and the optimal amount of nucleating agent is 3phr. Under these conditions, the apparent density of the adipic acid sample was 0.41±0.01 g·cm^-3, the compressive strength was 12.96±0.61 MPa, and the specific compressive strength was 31.61±1.18 MPa·g^-1·cm³; The apparent density of the sample is 0.43±0.01 g·cm^-3, the compressive strength is 13.73±0.67 MPa, the specific compressive strength is 31.93±1.18 MPa·g^-1·cm³, and the apparent density of the sodium carbonate sample is 0.45±0.01 g·cm^-3, the compressive strength is 14.02±0.67 MPa, and the specific compressive strength reaches 31.16±1.18 MPa·g^-1·cm³.

KEYWORDS:low density; azobisisobutyronitrile; unsaturated polyester resin;

bicarbonate

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 不饱和聚酯树脂简介 1

1.2 轻质材料填充法制备LDUPR 2

1.2.1 晶须填充制备不饱和聚酯树脂制品 2

1.2.2 HGB和多孔玻璃微珠在LDUPR中的应用 3

1.2.3 有机材料填充制备不饱和聚酯树脂制品 3

1.3 发泡法制备LDUPR 4

1.3.1 物理发泡法制备LDUPR 4

1.3.2 化学发泡法制备LDUPR 5

1.3.3 AIBN在LDUPR制作中的应用 5

1.4 成核剂的性质与应用 6

1.5 课题研究目的 7

第二章 实验思路、原理与方法 8

2.1 实验思路 8

2.2实验部分 9

2.2.1 实验原料 9

2.2.2 实验仪器 9

2.3 实验过程 10

2.3.1 实验标准 10

2.3.2 LDUPR的制备 10

2.3.3 分析测试方法 10

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 AIBN的DSC测定 12

3.2 碳酸氢钾热分解的DSC分析 12

3.3 成核剂的加入用来制备LDUPR制品 13

3.4 确定最佳的成型温度 14

3.5 确定最佳的成核剂及其掺量 17

3.6 碳酸氢钾制备的LDUPR泡孔形态 20

3.7 固化UPR样品的红外分析 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致 谢 28

第一章 绪论

1.1 不饱和聚酯树脂简介

不饱和聚酯树脂简称UPR。其主要原料有三类，不饱和二元酸、二元酸、二元醇。其由这三种原料缩聚而成，是线型的有机高分子化合物。UPR是热固性树脂中使用量最大的，约在85%～90%，也是复合材料制品生产中用得最多的树脂^[1]。由于生产工艺简便、原料易得，同时耐化学腐蚀、力学性能、电性能优良，最重要的是可以常温常压固化而具有良好的工艺性能，在工业、农业、交通、建筑以及国防工业方面得到广泛的应用^[2]。随着科学技术的发展和各种应用的需求，不饱和聚酯树脂正向低密度化、功能化、高性能化方向发展^[3-5]。

图1-1 固化UPR的结构^[4]

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