2.2 不饱和聚酯树脂绝缘材料应用实例
1950年以来，不饱和聚酯的主要用途仍是玻璃钢和油漆基料，在绝缘材料方面主要应用的产品是绝缘拉挤撑条及不饱和聚酯绝缘漆。
2.2.1 不饱和聚酯绝缘漆
不饱和聚酯绝缘漆由二元醇、饱和二元酸及不饱和二元酸先聚合，然后再加入苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯或丙烯酸酯稀释而成。该绝缘漆的黏度小，具有很好的渗透性。常温储存期长，黏度增大慢，固化过程溶剂挥发少，可起到节能降耗、减少环境污染的作用。在绝缘漆中加入过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯等过氧化物引发剂，可使其固化温度降低，能在100～150℃固化。不饱和聚酯绝缘漆固化后的电性能、力学性能好，适合于各类电机、变压器的浸渍处理，可提高电器的绝缘性能、力学性能和导热性能。
不饱和聚酯无溶剂漆是以不饱和聚酯树脂为主要组分，并加入活性稀释剂、引发剂、促进剂、阻聚剂等组成的。
2.2.1.1 活性稀释剂
不饱和聚酯无溶剂漆的稀释剂是含有乙烯基的单体，线型不饱和聚酯本身不易发生交联反应，它必须与可聚合的乙烯类单体配合使用，才容易发生交联反应，所用的稀释剂要求能与树脂混合成均匀的溶液，并能溶解引发剂、促进剂等，最常用的稀释剂是苯乙烯，它的反应活性大，稀释能力强，价格便宜，能在室温或稍高的温度下固化成型，生成物具有较高的力学强度、耐水性和电绝缘性。
缺点是沸点低，应用时挥发损失约占用量的50%，且易燃，气味大，其蒸气的毒性略小于苯，在空气中的允许浓度为2mL/L。另外，耐热性较低，高温下链节会断裂。空气中氧对共聚起阻碍作用，使漆膜表面发黏，如果采用含有微量聚合体的苯乙烯时，聚苯乙烯与聚酯树脂不能混溶，漆的储存稳定性下降，漆膜易产生云雾状至乳白色。使用前须对稀释剂进行试验，将稀释剂与甲醇按体积比2∶10混合，如不发生浑浊即可使用。邻苯二甲酸二烯丙酯也可用作稀释剂，它的特点是电气性能好，固化时挥发少，但价格贵，稀释效果差，漆膜光泽差，固化时烟雾大，实际使用较少。稀释剂用量一般为漆量的20%～50%，广泛用于E级、B级、F级无溶剂漆中，三聚氰酸三丙烯酯、偏苯三酸三丙烯酯较上述各种交联剂具有更高的沸点和耐热性，加入少量即可用于H级无溶剂漆中。
2.2.1.2 引发剂
不饱和聚酯与乙烯基单体的共聚反应，必须用过氧化物引发剂。引发剂的作用原理是：过氧化物首先通过热、光、氧化还原反应等产生游离基，而后与聚酯及乙烯基单体发生加成反应，生成新的游离基，以此类推进行聚合反应，使用最多的是各种有机过氧化物，常用的有机过氧化物的活性见表2-11。引发剂可根据要求的固化温度和漆的性能加以选择，其用量是在不影响固化速度的情况下，尽量少一些，一般为漆量的1%。
表2-11 常用的有机过氧化物的活性顺序
2.2.1.3 促进剂
能使有机过氧化物在低于单独使用时的温度下形成自由基的物质，称为促进剂。常用的促进剂有叔胺，如二甲基苯胺、二乙基胺等；有机羧酸盐，如萘酸钴、异辛酸钴等。过氧化物与促进剂的反应机理还不清楚，不同的过氧化物要求不同的促进剂，必须在实际使用时加以摸索。通常用环烷酸钴，用量一般为过氧化物的5%。
2.2.1.4 阻聚剂
为了增强不饱和聚酯漆的储存稳定性，往往加入一定量的阻聚剂。阻聚剂分为两类：一是阻缓剂，仅能降低聚合反应速度，而不能完全消除聚合作用，其阻聚的能力大小与其在树脂中的浓度成正比；二是稳定剂，它能防止树脂在低温下固化，当温度升高时，即失去其稳定作用。
工业上应用的阻缓剂主要有对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚，此外还有三羟基苯、对甲氧基苯酚、芳香族胺类、单宁、苯甲醛等。加入量为树脂质量的0.01%。阻缓剂的加入会消耗部分引发剂，因此在反应混合物中加入的引发剂的量，应足够抵消阻缓剂的作用，引发聚合反应。
稳定剂优于阻缓剂，可以不要求加入过量的过氧化物，低温阻聚效应持续时间长，显著提高漆的储存稳定性，常用的稳定剂有环烷酸铜、丁酸酮、聚代肼盐、季铵盐与取代对苯醌等。
在聚酯树脂合成中加阻缓剂是用以防止高温交联反应发生，在无溶剂漆很少时再次加入阻聚剂是用以抑制长期存放时的凝聚作用发生，为提高阻聚效果，常采用两种阻聚剂并用，加入量通常为千分之几至万分之几。
2.2.1.5 生产工艺
不饱和聚酯无溶剂漆的生产工艺，与有溶剂漆相似，当树脂酸值达到要求时冷却，加阻聚剂并加稀释剂稀释。
制造时将原料加入反应釜，通惰性气体保护，升温搅拌，升温至160℃开竖冷凝器，0.5h测定一次酸值直至需要值，改用横冷凝器，升温至175℃，使酯化反应脱出的水蒸出。二元醇带出较少，在175℃下保温至酸值合格，再升温至190～210℃，保温至酸值合格。一般在酸值达到20～45mg KOH/g时结束反应。制成的低聚聚酯放入稀释釜中，冷却至要求温度后加入阻聚剂和苯乙烯，过滤、包装。
具体配方各工厂均有自己的要求，不能统一。例如(质量比)：
苯二甲酸酐 1 1 苯乙烯 2.3 2.7
顺丁烯二酸酐 2.2 2.2 丙二醇 2.36 1.95
2.2.2 不饱和聚酯拉挤(引拔)工艺
不饱和聚酯在我国国民生产建设中的应用越来越广泛，在电工领域得到了广泛的应用，诸如在电抗器、互感器上广泛应用，配套使用的绝缘子、绝缘支架等各种棒材(型材)、绝缘套筒等的电气性能直接影响到电抗器、互感器的性能，所以这种以无碱无捻玻璃纤维为骨架材料，以不饱和聚酯树脂、固化剂、其他辅料为胶料进行生产的绝缘棒材(型材)的性能逐渐被人们重视起来。此外，鱼竿梢的生产也采用同样的生产方式。
2.2.2.1 原材料
① 无碱无捻玻璃纤维：重庆、山东及台湾东利东邦。
② 不饱和聚酯：采用南京金陵帝曼P61-972拉挤专用树脂、江苏亚邦涂料股份有限公司牌号191。
③ 固化剂：BPO、TBP、MEK。
④ 促进剂：DMP-30。
⑤ 脱模剂。
a.外用脱模剂，沈阳化工研究院，产品为白色膏状物。
b.内用脱模剂，巴西蜡或者蒙旦蜡，推荐HM-1、SM-1，二者均为片状脆性体，前者为棕褐色。
2.2.2.2 生产设备
国内主要是锦州四海科技有限公司，一般小型生产都采用自制机械设备，这样成本较低。设备主要包括以下几个部分。
① 料槽部分。一般都采用夹层装置，这样便于利用水浴或者油浴进行加热以保证料槽在生产过程中给胶料保持温度，加热方式以电加热为主。
② 加热部分。一般分为三段，各加热段长度为60cm，三段加热段间隔根据实际情况确定。
③ 引拔部分。采用电动机传动齿轮，使接触棒材的部分紧密咬合、转动，从而将棒材引拔出来，这也是整个生产系统的动力。拉动玻璃纤维从料槽中浸胶，通过加热段，生产绝缘棒材。
不饱和聚酯拉挤(引拔)工艺流程见图2-4。
图2-4 不饱和聚酯拉挤(引拔)工艺流程
2.2.2.3 生产工艺
在实际生产中，由于各种型材的横截面积不同，每单位长度所使用的胶量也就不同，各种控制参数也就不同，不同横截面积的型材各种参数需要调整，以提高产品质量和生产效率。
为方便起见，下面以直径10mm的圆形棒材产品为例进行说明。
(1)胶料的配制
A料：不饱和聚酯树脂(100份)+脱模剂(0.5～1.5份)。
B料：甲基四氢苯酐(85～87份)+促进剂(0.3～0.6份)。
注：以上各份数以质量份计。
分别将A、B两组分搅拌均匀后，将A、B混合在一起再搅拌均匀后迅速倒入料槽中。
(2)浸胶
引出多股玻璃纤维，然后使之尽量充分地在料槽中浸胶，要做到没有空浸。料槽温度保持在45℃以下，使用时间可以保持48h。
料槽温度高，挂胶充分，但是使用时间短。料槽温度低，胶料黏度较高，不容易挂胶充分，使用时间长，这时候就必须控制引拔速度，保证玻璃纤维挂胶充分。所以要在使用时间和引拔速度之间找到一个最佳点，以达到最佳效果。
(3)加热固化
一般分为三段固化进行引拔生产，如下所示。
① 第一种方式：
加热长度 加热温度
第一段加热60cm 60～70℃
第二段加热60cm 110～130℃
第三段加热60cm 150～160℃
② 第二种方式：
加热长度 加热温度
第一段加热60cm 60～70℃
第二段加热120cm 130～150℃
然后将产品置于老化室进行老化，老化室温度在160～175℃。
(4)引拔速度
根据棒材的横截面积大小，应当控制不同的拉挤速度，以保证棒材在加热段的固化完全，并且保证一定的生产效率。以直径为10mm的圆形棒材为例，最佳的引拔速度为10cm/min。
(5)操作环境
操作车间应干燥通风，注意排潮防湿。最主要的是料槽部分应该放置温度计、湿度计，随时监督控制操作环境的温度、湿度。因为在环氧胶料固化的过程中，所含有的小分子物质或者易挥发的物质会在高温下从胶料中挥发出来，造成工作环境中空气质量下降，所以必须通风，以免对操作工人造成身体危害。胶料中的甲基四氢苯酐是容易吸潮的，这样会造成绝缘棒材的电气性能不合格，如耐电压性能等。所以，有条件的话最好将料槽部分与加热部分分隔开为两个操作间，料槽操作间最好放置空调设备，以便排潮、通风，更好地控制温度。
(6)其他
应该综合考虑以上几个方面，进行综合调控，从而既能生产出合格产品，又有高的生产效率。