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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

UPR/COPERM 复合材料的合成及

力学性能研究

杨高峰
( 榆林化工能源学院，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 利用高官能度的蓖麻油基马来酸半酯 (COPERMA) 来改性石油基不饱和聚酯树脂 (UPR)。该蓖麻油基马来酸半酯通过
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醇解和马来酸酐化两步合成，并通过红外 (FT-IR)、核磁 ( H-NMR) 和电喷雾质谱 (ESI-MS) 等表征其结构和可聚合 C=C 的官
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能度。 H-NMR 结果表明，COPERMA 产物上马来酸 C=C 的官能度较高 ( 达 2.62)。该 COPERMA 产物与 35 %（质量分数）
的苯乙烯混合后，再与石油基 UPR 共混，制备出了部分替代的生物基不饱和聚酯树脂，并对该 UPR/COPERMA 树脂的物理性
能、热性能和力学性能等进行了研究。物理性能数据表明，所得生物基树脂适用于液态成型工艺，且与纯 UPR 相比线性收缩率
更低。另外，含有 10%（质量分数） COPERMA 树脂的 UPR/COPERMA 树脂的热性能和机械性能与纯 UPR 的相当甚至更好。当
COPERMA 树脂增加至 20%（质量分数）时，拉伸强度和储能模量 (35℃ ) 有所下降，但并不像其他油脂基 UPR 那样降幅很大 ；
其它性能如交联密度、玻璃化转变温度、拉伸和弯曲模量、冲击强度等，仍略有提高。
关键词 ： 功能化蓖麻油 ；不饱和聚酯树脂 ；生物基改性剂 ；高官能度 ；结构塑料
中图分类号 ： TQ332.42 文章编号 ： 1009-797X(2018)24-0044-09
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.24.007

石油基不饱和聚酯树脂（UPR）是一种广泛使用 由基共聚当中，只能被当做作增韧剂使用。这导致其
的热固性聚合物。它具有成本较低、易于操作成型、 添加量不大 ( 如 15%~20%) 时，所得生物基 UPR 的刚
综合性能良好等优点。其中，纤维增强的 UPR 复合材 度性能损失很大 [6~7] 。虽然有一些油脂基改性剂，如
料已被广泛用于航空航天、汽车船舶、基础设施、军 蓖麻油基马来酸酐化物可参与到不饱和聚酯树脂的共
事、体育等行业领域。 然而，由于石化资源的日益枯 聚 当 中， 然 而， 加 入 约 15%（ 质 量 分 数 ） COMA 的
竭和环境污染等问题，科学家们一直在寻求高效、廉 UPR/COMA/ 粉煤灰基体树脂比纯 UPR / 粉煤灰树脂
价、可再生的 UPR 替代原料，如天然油脂、木质素和 相比，刚度下降很多。
蛋白质等。利用天然生物基资源的好处就是成本较低、 对于这些油脂基 UPR 而言，其刚度的损失主要是
本身结构特殊并具有一定的降解性等 [1~2] 。 来自于交联密度的下降 [6~7,9] 。因此，对制备高性能的
过去 10 年中，有不少研究者利用天然油脂或其衍 油脂基 UPR 而言，加入使得交联密度下降程度低的油
生物掺入 UPR 中，制备新型的结构性塑料。如前绪论 脂基添加剂或许才能有效。文献和经验告诉我们，加
中所述，Mehta 等 [3] 用改性的豆油或亚麻油和天然植 入高官能度的类 UPR 改性剂，可能会解决交联密度下
物麻一起，合成了可用于建材的不饱和聚酯树脂，该 降的问题。因此，本文中我们将利用一种高官能度蓖
树脂的抗冲击性能有较大幅度地提高 ； Haq 等 [4~5] 将 麻油产品来改性 UPR，该产品主要由蓖麻油基马来酸
环氧化的大豆油混在不饱和聚酯树脂当中，再以纳米 半酯构成 (COPERMA)。如图 1 所示，该 COPERMA
陶土或片层硅酸盐来增强材料，得到力学性能和耐湿 产物经醇解和马来酸酐化两个步骤合成。由于蓖麻油
热性能均佳的不饱和聚酯树脂复合材料 ； Miyagawa 脂肪酸链上有一额外羟基，因此该 COPERMA 产物预
等 [6~7] 含有环氧化甲基的亚麻油与不饱和聚酯混合制 计可接入 3~4 个可聚合的马来酸 C=C 官能团。已报
备成新的不饱和聚酯树脂，该树脂的弹性、玻璃化转 道它与苯乙烯共聚后具有较高的弯曲性能，其交联密
变温度以及耐冲击性等均有不同程度的提高 ； Penczek 度高达 4 400 mol/m ，能与石油基 UPR 媲美。
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等 [8] 用蔬菜油和双环戊二烯来改性不饱和聚酯树脂，
作者简介 ：杨高峰 (1980-)，男，硕士研究生，讲师，现
使得树脂的韧性有所增强 ；等等。然而，大多数油脂 从事复合材料研究工作。
基改性剂几乎不能参与到不饱和聚酯树和苯乙烯的自 收稿日期 ：2018-04-09

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