不饱和聚酯树脂作为交联剂的聚甲基丙烯酸甲酯砂浆性能的研究外文翻译资料

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2016 年 4 月 27 日

不饱和聚酯树脂作为交联剂的聚甲基丙烯酸甲酯砂浆性能的研究

K.J. Mun ^a,*, N.W. Choi ^b

^a Ramp;D Center, Hanil Co., LTD, 560-18, Heungam-Ri Whangkung-Myoun, Iksan 570-946, South Korea

^b Ramp;D Center, Samsung Chemicals Co., LTD, Taejeon 305-380, South Korea

摘 要:本论文将发泡聚苯乙烯的甲基丙烯酸甲酯单体的溶液作为粘合剂，不饱和聚酯（UP）树脂作为交联剂，制备并研究聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）砂浆的性能。本论文制备不同不饱和聚酯树脂掺量的聚甲基丙烯酸甲酯砂浆并测试其使用寿命，放热温度，长度变化，抗折、抗压强度和抗折、抗压强度的温度依赖性。研究表明，随着不饱和聚酯掺量的增加，砂浆的使用寿命有所增加。当发泡聚苯乙烯（EPS）的含量占砂浆的25%时，加入2-5%的不饱和聚酯可达到低收缩甚至零收缩的效果。随着不饱和聚酯掺量的增加，砂浆的抗折强度降低，而抗压强度有所增加并在不饱和聚酯掺量为5%时达到最大值。然而，不饱和聚酯树脂的交联固化反应并没有影响砂浆的热稳定性。因此，不饱和聚酯树脂作为交联剂可以控制聚甲基丙烯酸甲酯砂浆的膨胀率和收缩率并改善砂浆的使用性能。

关键词：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）砂浆；不饱和聚酯（UP）树脂；凝结收缩率；交联剂；发泡聚苯乙烯（EPS）

1. 前言

甲基丙烯酸甲酯（MMA）作粘合剂的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）改性砂浆或混凝土材料不仅有着普通砂浆或混凝土材料的性能，而且在快速凝结、低温固化、可加工性等方面有着普通砂浆以及混凝土材料没有的优异性能 ^[1-4]。这些性能的改善使得聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆以及混凝土材料作为铺路材料、修补材料以及制作预制材料等在建筑行业的应用更为广泛^[5-8]。

近年来，利用发泡聚苯乙烯（EPS）的苯乙烯溶液作为粘合剂制备的一种新型聚苯乙烯改性砂浆已经成为回收废旧发泡聚苯乙烯的一种有效途径^[9-11]。Choi et al研究发现，加入不饱和聚酯树脂的聚苯乙烯改性砂浆有着和商业聚合物砂浆几乎相同的物理性能和耐久性^[10,11]。可行性实验表明，溶解废弃的发泡聚苯乙烯制备甲基丙烯酸甲酯单体，并利用甲基丙烯酸甲酯单体溶液制备的聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆的各种性能几乎不受发泡聚苯乙烯掺量的影响。研究表明，根据聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆的可加工性的不同，粘合剂发泡聚苯乙烯的理想溶解率为30%或者更少^[9]。

然而，粘合剂中的发泡聚苯乙烯带来的聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆急剧的膨胀、收缩等问题可能会引起最终的砂浆产品的裂纹、应力集中等缺陷。因此，为了使得加入发泡聚苯乙烯溶液作粘合剂的改性聚甲基丙烯酸甲酯砂浆的可加工性和物理性能优良，必须控制聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆在养护过程中的长度变化。

本论文研究利用发泡聚苯乙烯为原料制备甲基丙烯酸甲酯单体的溶液，并制备聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆作为商业聚合物砂浆产品的可行性。特别地，本论文研究加入以发泡聚苯乙烯为原料的粘合剂的同时，加入不同掺量的不饱和聚酯树脂对改性聚甲基丙烯酸甲酯砂浆性能的影响。其中，不饱和聚酯树脂和掺量为25%的甲基丙烯酸甲酯溶液混合作为交联剂。此外，本论文对改性水泥砂浆的使用寿命，放热温度，长度改变和抗折、抗压强度等性能进行测试，最终得到达到零收缩的以发泡聚苯乙烯溶液为原料制备的粘合剂改性聚甲基丙烯酸甲酯砂浆的粘合剂配方。

2. 原料

2.1. 粘合剂系统原料

本论文使用的甲基丙烯酸甲酯是一种工业用途的甲基丙烯酸甲酯单体，其性能如表1所示。发泡聚苯乙烯（密度为17kg/m³）由KS M 3808（保温发泡聚苯乙烯）指定，模拟代替回收的废弃发泡聚苯乙烯。使用前，发泡聚苯乙烯需在60℃条件下干燥48h使得含水率在0.1%以下。发泡聚苯乙烯的性能等参数如表2所示。含有不饱和聚酯（UP）和苯乙烯（ST）的商业不饱和聚酯树脂用作交联剂，含有30%的塑化剂的过氧化苯甲酰（BPO）用作引发剂，二甲基苯胺（DMA）用作催化剂。

2.2. 填料和细骨料

实验中，重质碳酸钙用作填料，石英砂用作细骨料。实验前，需将填料和细骨料在105℃条件下干燥48h，使得含水率降至0.1%以下，填料和细骨料的性能如表3所示。

3. 实验步骤

3.1. 液态树脂和粘合剂的制备

在常温（25℃）下将发泡聚苯乙烯溶解，得到甲基丙烯酸甲酯单体，制备发泡聚苯乙烯乳液，其中，发泡聚苯乙烯的掺量为25%。然后，加入引发剂和催化剂制备粘合剂，其中，引发剂、催化剂的掺量分别为加入树脂的含量的2%和1%。之后，将引发剂和催化剂加入液态树脂与发泡聚苯乙烯乳液混合的体系中，其中不饱和聚酯树脂的掺量不同，分别为0，3%，5%，10%。改性聚甲基丙烯酸甲酯砂浆的粘合剂配方如表4所示。

3.2. 聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆的制备

按照KS F 2419（一种制备聚酯树脂改性混凝土试样的方法）规定的混合比例制备聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆，混合比例如表5所示。

3.3. 使用寿命测试

按照KS F 2484（一种聚酯树脂混改性凝土使用寿命的测量方法）的规定，在20℃的温度条件下，用手指触控方法测试新鲜的聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆的使用寿命。

3.4. 长度变化和放热温度测试

聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆的粘合剂配方如表4所示，砂浆试样在70*100*300mm的模具中成型，其中，改性砂浆的配比如表5所示。砂浆试块的长度变化由连有接触式位移传感器的指示器测试得到，指示器结构如图1所示。测试需要在20℃的温度，60%的湿度条件下进行。在聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆中心位置处有一个温差电偶（型号，VT3），当固化过程中放热温度和长度改变同时测得时，热电偶示数改变。在加入引发剂和催化剂之后，在10小时内，每间隔1分钟对聚甲基丙烯酸甲酯改水泥砂浆进行一次测试。

图1 聚甲基丙烯酸甲酯改性砂浆长度测试和放热温度测试装置

3.5. 强度测试

聚甲基丙烯酸甲酯改性水泥砂浆试块在

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