Ненасыщенные полиэфирные смолы, используемые в армиро­ванных пластиках, являются продуктами взаимодействия реак­ционно-способных полимеров и мономеров. Идея этой комбинации была предложена К. Эллисом в 30-х годах, который обнаружил, что ненасыщенные полиэфирные смолы, полученные при взаимо­действии гликолей с малеиновым ангидридом, отверждаются в нерастворимый твердый материал при добавлении перекисного инициатора. Эллис запатентовал это открытие в 1936 г. [1].

Позднее Эллис обнаружил, что более ценные продукты могут быть получены при взаимодействии ненасыщенной полиэфирной алкидной смолы с такими мономерами, как винилацетат или стирол. Введение мономеров значительно снижает вязкость смолы, что облегчает добавление инициатора в систему и позволяет про­водить процесс отверждения энергичнее и полнее. При этом по­лимеризация смеси проходит быстрее, чем каждого компонента в отдельности. Право на этот процесс было заявлено в 1937 г.; он запатентован в 1941 г. [2]. Новые материалы отвечали опре­деленным потребностям промышленности пластмасс. В настоящее время, более чем 40 лет спустя, ежегодное производство ненасы­щенных полиэфирных смол в США достигло ~0,5 млн. т [3].

Ненасыщенные полиэфирные смолы обладают разнообразными свойствами. При комнатной температуре жидкие смолы стабильны в течение многих месяцев и даже лет, но при добавлении перекис­ного инициатора затвердевают за несколько минут. Отверждение происходит в результате реакции присоединения и превращения двойных связей в простые; при этом не образуется никаких побоч­ных продуктов. В качестве присоединяющегося мономера чаще всего используют стирол. Он взаимодействует с реакционно- способными двойными связями полимерных цепей, сшивая их в прочную трехмерную структуру. Реакция отверждения про­ходит с выделением теплоты, которая в свою очередь способ­ствует более полному протеканию процесса. Установлено, что обычно при отверждении смолы в реакцию вступает около 90 % имеющихся в полимере двойных связей. 28

Полиэфирные смолы используют в производстве большого числа изделий, включая лодки, строительные панели, детали автомобилей и самолетов, рыболовные удилища и клюшки для гольфа. Около 80 % полиэфирных смол, производимых в США, используют с армирующими наполнителями, в основном со стек­ловолокном. Неармированные полиэфирные смолы применяют в производстве пуговиц, мебели, искусственного мрамора и ку­зовной шпатлевки.

В отличие от большинства других пластиков, которые состоят из одного ингредиента, полиэфирные смолы, используемые в АП; содержат несколько компонентов (смола, инициатор, наполни­тель и активатор). Как химическая природа, так и соотношение этих компонентов могут варьироваться, что позволяет получать большое число различных типов полиэфирных смол. При созда­нии любой полиэфирной смолы стараются придать ей свойства, необходимые для конкретного применения.

В качестве источника реакционноспособных двойных связей для большого числа ненасыщенных полиэфирных смол исполь­зуют малеиновый ангидрид. При его взаимодействии с глико - лями (обычно применяют пропиленгликоль) образуются линейные полиэфирные цепи с молекулярной массой —1000 ... 3000. Не­смотря на меньшую стоимость этиленгликоля по сравнению со стоимостью пропиленгликоля, первый используется лишь для получения нескольких специальных смол. Это связано с плохой совместимостью полиэфиров на основе этиленгликоля со стиро­лом. В процессе этерификации цис-конфигурация малеинового ангидрида переходит в фумаровую трансструктуру. Это оказы­вается полезным в связи с большей реакционной способностью двойных связей фумарового фрагмента в реакции со стиролом. Таким образом, высокая степень изомеризации в трансструктуру является важным фактором при получении реакционноспособных полиэфирных смол [4]. Несмотря на высокую степень изомериза­ции малеинового ангидрида, которая достигает более 90 %, для получения полиэфирных смол с повышенной реакционной способ­ностью используют более дорогую фумаровую кислоту.

Другие двухосные кислоты или ангидриды, такие, как ади - пиновая и изофталевая кислоты или фталевый ангидрид, часто добавляются к основному реагенту для измерения конечных свойств смолы и регулирования числа двойных связей. Типичная структура полиэфирной смолы приведена ниже (где ^ — алкиль - ная или арильная группа модифицирующей двухосновной кис­лоты или ангидрида):

О О СН3 О О СН3 И

II II I II II I

Н [О—С—R—С—О—СН—СН2—О—С—СН=СН—С—О—СН—сн2 Jn он.

Благодаря разнообразным свойствам и низкой стоимости по­лиэфирные смолы широко используются для получения различ­ных изделий. Однако переработчикам недостает знания химии полиэфирных смол, поэтому им необходима постоянная техниче­ская помощь. Поставщики полимерных смол обеспечивают потре­бителей полной информацией по типам смол, технологии изго­товления, ценам и свойствам. Поставщики инициаторов также дают необходимые консультации по использованию их продуктов в сочетании с различными активаторами и ингибиторами.