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摘 要

LDUPR是一种环境友好的材料，在环保节能方面产生的作用效果显著，能够轻量化材料，合理利用资源，节约成本，结合这些特点，使得关于LDUPR方面的研究是非常有前沿性、开创性的。前期进行了发泡剂的热分解实验，碳酸钙对UPR的粘度测定和固化剂对UPR凝胶时间的测定。后期制备CaCO₃/LDUPR制品并通过测量表观密度和压缩强度，结合制品的SEM微观形貌分析，最后得到最佳制品的制备参数和性能参数。

参照正交实验中三种粒径下最佳制品的表观密度和压缩强度，结合三种粒径的CaCO₃/LDUPR 制品的SEM微观形貌的分析，最后得出，使用A-CaCO₃，固化温度为76℃，A-CaCO₃的掺量为20 phr以及发泡剂（NH₄HCO₃）的掺量为2.0 phr时，A-CaCO₃/LDUPR制品材料综合性能最佳，表观密度为（0.56±0.02）g·cm^-3，压缩强度为（20.16±1.05）MPa，比压缩强度达到（36.00±1.17）MPa·g^-1·cm³。

关键词：碳酸钙 不饱和聚酯树脂 表观密度 压缩强度

Influence of different sizes of calcium carbonate on low density unsaturated polyester resin

Abstract

Low-density unsaturated polyester resin amp; low-density unsaturated polyester resin product(LDUPR) is an environment-friendly material. The environmental protection and energy conservation is affected by it importantly. The weight of materials can be light.The LDUPR rationally use resources, and save costs. Combined with these characteristics, the research on LDUPR is very pioneering and groundbreaking.Some research was carried out in the early stage,such as the thermal decomposition experiment of foaming agent, the viscosity determination of UPR by calcium carbonate and the time determination of UPR gel by curing agent. The CaCO₃/LDUPR product was prepared and the preparation parameters and performance parameters of the best product were obtained by measuring the apparent density and compression strength, combined with the SEM microcosmic analysis of the product later.
According to the apparent density and compression strength of the best products under three particle sizes in the orthogonal experiment, combined with the analysis of the SEM morphology of three particle sizes CaCO₃/LDUPR products, it is finally concluded that the material of A-CaCO₃ / LDUPR products has the best comprehensive performance and the apparent density is(0.56 ± 0.02) g·cm^-3 ,the compression strength is(20.16 ± 1.05) MPa, and the specific compression strength is(36.00 ± 1.04) MPa·g^-1·cm³ ，using A-CaCO₃, the heating temperature is 76 °C, When A-CaCO₃ is doped by 20 phr and the foaming agent(NH₄HCO₃) is doped by 2.0 phr.

Key words: calcium carbonate; Unsaturated polyester resin; Apparent density; Compression strength

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 i

第一章 绪论 1

1.1 低密度不饱和聚酯树脂 1

1.2 化学发泡法制备LDUPR 2

1.2.1 无机发泡剂 2

1.2.2 有机发泡剂 3

1.3 碳酸钙 3

1.3.1 碳酸钙作为填充材料的概况 3

1.3.2 碳酸钙在UPR中的研究发展 4

1.4 实验内容、目的以及意义 5

1.4.1 实验内容 5

1.4.2 研究目的 5

1.4.3 研究意义 5

第二章 实验部分 6

2.1 研究思路 6

2.2 增强型LDUPR制品制备的思路 7

2.3 实验原料和实验仪器 7

2.4 实验方法 8

2.4.1 试验标准 8

2.4.2 测试分析方法 8

第三章 分析与结果 11

3.1 不同粒径的碳酸钙对碳酸钙/不饱和聚酯树脂体系的粘度分析 11

3.2 碳酸钙对碳酸氢铵热分解的影响 11

3.3 UPR的凝胶时间的测定 13

3.4 正交实验分析 21

第四章 结论与展望 39

4.1 结论 39

4.2 展望 39

参考文献 41

致谢 43

第一章 绪论

1.1 低密度不饱和聚酯树脂

不饱和聚酯树脂（UPR）成本低，制备工艺成熟，在实验研究和生产时，常温下可固化成型，无需加压，工艺简单，因此不饱和聚酯树脂成为目前应用最广泛的热固性树脂 ^[1]。低密度不饱和聚酯树脂（low-density unsaturated polyester resin amp; low-density unsaturated polyester resin product，简称LDUPR）是一种热固性聚酯泡沫塑料^[2]。LDUPR材料是将UPR作为基体，通过发泡和填充的方法使制品材料内部多为泡孔结构的复合材料。将这种泡沫塑料压缩，其变形量大于10%，因此也将LDUPR称为硬质泡沫塑料^[3]。可以说LDUPR是UPR材料一个新的分支，LDUPR本身，具有很好的防腐蚀性能，同时质量轻，具有均匀传递载荷的性能。同时LDUPR是一种环境友好的材料，在环保节能方面产生的的作用效果显著，能够轻量化材料，合理利用资源，节约成本，结合这些特点，使得关于LDUPR方面的研究是非常有前沿性、开创性的。目前在汽车轻量化，建筑工程行业，轨道交通方面都有广泛的应用。将来LDUPR材料还能作为烧蚀隔热防护材料，应用在航空、航天领域中，取代部分或者全部隔热瓦，不但使航空器整体质量降低，而且提高载重量和减少燃料的消耗，降低成本，而且低密度材料可以吸收高温产生的热量和具有很高的抗压能力，从而对航空器本身也有很好的保护作用。LDUPR材料是很好的建筑装饰材料，因为它本身具有很好自熄性，起到阻燃作用，极大的提高了建筑的消防安全，而且LDUPR内部有很多的孔洞结构，是一种泡沫结构，能够起到很好的隔音效果。现实应用中以雪佛兰.克尔维特跑车为例，它的车门，门围，后侧围板，挡泥板及双门跑车的顶梁板等21种组件是由低密度片状模塑材料（SMC）制成。这种新型的SMC材料是利用在传统的玻璃纤维中添加少量的CaCO₃，最后和UPR复合而成的，这种新型的SMC比重为1.2比传统的SMC(比重1.6)减轻43%,这种材料提供比金属材料更低的成本优势，更高的冲击性能。跑车的整体性能得到提高，百公里加速时间缩短，燃油损耗降低。未来在电动汽车行业，LDUPR材料将大幅度的轻量化汽车，大大的提高其续航能力和加速能力。

本课题组王惠^[4]等人使用质量分数4%，级配粒径lt;0.71 mm 的多孔微珠制得密度为1.314 g·cm^-3的BMC材料。

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