[科普中國(guó)]-固化速率

固化速率指熱固性樹脂從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的反應(yīng)速率，通常以單位時(shí)間內(nèi)固化物硬度的變化來(lái)表示。固化速率與溫度、壓力、交聯(lián)劑和催化劑等都有密切的關(guān)系，并對(duì)產(chǎn)品性能有很大影響，以催化劑影響較大。一般可以通過(guò)控制反應(yīng)條件來(lái)控制固化速度，以提高產(chǎn)品性能

簡(jiǎn)介固化速率是指塑料從塑化狀態(tài)經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成固化狀態(tài)的速度。它是熱固性塑料成型時(shí)特有的工藝性能。固化速率高，即在單位時(shí)間內(nèi)物料的交聯(lián)程度高。

固化速率主要由熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)性質(zhì)決定，并受成型前的預(yù)熱、預(yù)壓情況以及成型工藝條件如模壓溫度和壓力等多種因素的影響。固化速率隨模壓成型溫度的升高而增大；預(yù)壓料經(jīng)過(guò)高頻預(yù)熱后，固化速率顯著加快。

塑料的固化速率應(yīng)當(dāng)適中，過(guò)慢則成型周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低；過(guò)快會(huì)使塑料在尚未充滿模具型腔就已固化，導(dǎo)致制品報(bào)廢。通常對(duì)于形狀復(fù)雜的制品，固化速率應(yīng)適當(dāng)減慢。1

固化速率曲線圖固化速率是指單位時(shí)間t物料固化度的變化率。固化速率是固化度c和溫度T的函數(shù)。固化速率高，即在單位時(shí)間內(nèi)物料的交聯(lián)程度大，固化速率可通過(guò)相同的模壓條件，在不同的模壓時(shí)間下進(jìn)行試驗(yàn)之后，比較樣品的性能指標(biāo)來(lái)確定。

下圖是不飽和聚酯樹脂等溫固化特性關(guān)系曲線圖。從圖中可以看出，模壓成型初期固化速率逐漸加快，特別是曲線中點(diǎn)附近處的固化速率特別高。而后逐漸趨于緩慢，曲線呈平坦?fàn)?，即固化速率隨固化程度的逐漸增大呈先升后降的變化規(guī)律。固化反應(yīng)速率也隨著成型溫度的升高而增大。

固化速率的影響提高固化速率，有利于提高生產(chǎn)效率。例如有時(shí)為了加速模壓料的固化，在成型時(shí)加入固化劑、引發(fā)劑或促進(jìn)劑。如環(huán)氧樹脂加入胺類固化劑，酚醛類樹脂加入苯磺酰氯固化劑，在不飽和聚酯樹脂中加入有機(jī)過(guò)氧化物作為引發(fā)劑都可以提高模壓成型時(shí)的固化速率。

固化速率的快慢取決于模壓樹脂中低分子量級(jí)向高分子量級(jí)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的速率，即固化速率與樹脂的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。如熱塑性酚醛樹脂因分子量較低，支鏈少，固化劑容易與活性基團(tuán)反應(yīng)，所以固化速度快。如果分子量大、粘度高，則固化速度慢。

某些無(wú)機(jī)填料對(duì)模塑粉固化速率也有一定的影響，如鎂的氯化物或氫氧化物便能加速酚醛模塑粉的固化。預(yù)壓溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、則固化速度快。預(yù)壓料經(jīng)高頻預(yù)熱后固化速度顯著加快。剪切應(yīng)力具有應(yīng)力活化作用，它。能降低樹脂分子間的反應(yīng)活化能，從而提高固化速度。

總之，固化速率的快慢與樹脂結(jié)構(gòu)、配方、制品的結(jié)構(gòu)、成型工藝、模壓溫度和壓力等因素有密切關(guān)系。對(duì)固化速率的控制應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。若固化速率小，固化時(shí)間長(zhǎng)，成型周期長(zhǎng)。如果固化速率大、物料可能在未完全充滿型腔之前已交聯(lián)固化、流動(dòng)性差，難以成型。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)