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雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂的合成及性能研究

時(shí)間:2010-09-25 09:17來(lái)源:未知 作者:admin 點(diǎn)擊:
陸士平 王天堂 ( 上海富晨化工有限公司 200235 ) 摘 要: 合成了標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,對(duì)其性能進(jìn)行了表征 關(guān)鍵詞: 乙烯基酯樹脂,環(huán)氧乙烯基酯樹脂 1.前言 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)氧

 

陸士平  王天堂 

上海富晨化工有限公司   200235

 

摘  要:  合成了標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,對(duì)其性能進(jìn)行了表征

關(guān)鍵詞:  乙烯基酯樹脂,環(huán)氧乙烯基酯樹脂 

1.前言

    國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由雙酚A型環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸反應(yīng)后溶于苯乙烯中的熱固性樹脂。這類樹脂的典型牌號(hào)有:Derakane-411;Hetron 922;Atlac 430;Norpol Dion 9100;日本昭和的Ripoxy R-806等。該類樹脂由于具有較好的韌性和耐腐蝕(尤其耐堿)性,正在逐步取代脆性的雙酚A-富馬酸型耐腐蝕樹脂,是一種綜合性能優(yōu)良的高級(jí)耐蝕樹脂。國(guó)內(nèi)目前已有的雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂,由于原材料(主要是環(huán)氧樹脂)方面的原因,一直采用改性的手段(如異氰酸酯改性、富馬酸改性等)來(lái)改善乙烯基酯樹脂的工藝性能和力學(xué)性能,但往往不能同時(shí)滿足乙烯基酯樹脂好的韌性和耐蝕(尤其耐堿)性。我們從材料的宏觀性能是其微觀結(jié)構(gòu)的反映這一基本原理出發(fā)、設(shè)計(jì)和合成了這種標(biāo)準(zhǔn)型的雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂并對(duì)其性能進(jìn)行了表征,同時(shí)同國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行了性能對(duì)比。 

2.合成和性能測(cè)試

2.1 樹脂的合成:采用一定環(huán)氧當(dāng)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂和甲基丙烯酸在催化劑和阻聚劑存在下,于90~130℃反應(yīng)2-4h,當(dāng)酸值<10以下時(shí),終止反應(yīng)、冷卻并溶于苯乙烯單體中待測(cè)。該樹脂取名為FuChem-879。

2.2 試樣的檢測(cè):

2.2.1 樹脂的常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行。

2.2.2 樹脂澆鑄體的力學(xué)性能檢測(cè)按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行。

2.2.3 樹脂澆鑄體的耐堿性試驗(yàn)按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行。

2.2.4 樹脂澆鑄體的耐腐蝕性試驗(yàn)按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行。 

3.結(jié)果與討論

為便于對(duì)比,我們選用了Dow化學(xué)公司的Derakane-411和富馬酸改性的乙烯基酯樹脂同時(shí)檢測(cè)。

3.1 樹脂常規(guī)性能的檢測(cè) 

項(xiàng)     目

FuChem-879

Dow-411

富馬酸改性VE

粘度Pa S(25℃)

0.40

0.42

0.40

酸值mg KOH/g

4.90

3.75

10

苯乙烯含量%

43

42

40

凝膠時(shí)間*min(25℃)

16.30

20

20

80℃凝膠時(shí)間**min

固化時(shí)間min

放熱峰溫度℃

12.05

14.20

177

10

12.50

178

13

14.50

198

*2%MEKP;4%異辛酸鈷液;

**1%BPO.

    很明顯,879樹脂的反應(yīng)活性比富馬酸改性VE來(lái)得低,而同Dow-411相近。    

3.2 樹脂澆鑄體力學(xué)性能檢測(cè) 

項(xiàng)   目

879樹脂

Dow-411

富馬酸改性VE

GB法

ASTM法(典型值)

拉伸強(qiáng)度Mpa

68.10

66.25

83

55.20

拉伸彈性模量Gpa

3.10

3.07

2.9

3.29

斷裂延伸率%

2.75

2.60

7-8

1.88

彎曲強(qiáng)度Mpa

108

109

148

105

彎曲彈性模量Gpa

3.75

3.73

3.4

3.49

沖擊強(qiáng)度(無(wú)缺口)KJ/M2

21.15

18.09

7.61

熱變形溫度℃

99.4

100.6

99 – 104

112

巴氏硬度

43

43

35

51

    FuChem-879樹脂的分子結(jié)構(gòu)示意如下:

 

    由于雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯只在分子鏈兩端含有不飽和雙鍵的交聯(lián)點(diǎn),因此從某種意義上說(shuō),在受力狀態(tài)下,整個(gè)分子鏈可伸長(zhǎng),因而可以吸收機(jī)械及熱的沖擊,表現(xiàn)在宏觀性能上具有好的抗沖擊韌性、耐裂紋和開裂性能。而富馬酸改性VE,則由于分子鏈中有交聯(lián)點(diǎn),因而增加了該類樹脂的脆性,盡管熱變形溫度較高,但其它性能均不及FuChem-879。應(yīng)該指出的是:Dow-411采用ASTM法測(cè)試的典型值與采用中國(guó)GB法的測(cè)試結(jié)果在部分項(xiàng)目上(如拉伸、延伸率)存在差別,原因在于試樣尺寸及制作方法不同。

3.3 樹脂澆鑄體耐堿性試驗(yàn)

在10%NaOH沸騰狀態(tài)下,按10h、50h、100h期令。 

 

879樹脂

Dow-411

富馬酸改性VE

10h

重量變化率%

+0.36

+0.32

+0.34

巴氏硬度保留率%

81.70

82.30

85

試樣外觀

表  面  光  澤、 無(wú)  變  化

50h

重量變化率%

+0.88

+0.20

+0.85

巴氏硬度保留率%

75

76.70

70

試樣外觀

表面光澤、無(wú)變化

表面微量乳化現(xiàn)象

100h

重量變化率%

+0.92

+0.15

+0.34

巴氏硬度保留率%

70

70

60

試樣外觀

表面光澤、無(wú)變化

表面有乳化現(xiàn)象

    FuChem-879樹脂和Dow-411都通過(guò)了100h試驗(yàn),而富馬酸改性VE在50h時(shí)表面有乳化現(xiàn)象。

分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表明,F(xiàn)uChem-879樹脂比富馬酸改性VE酯基含量低。而樹脂的化學(xué)侵蝕是通過(guò)酯基的水解或未反應(yīng)的不飽和雙鍵在氧化或鹵化時(shí)裂解而發(fā)生的,F(xiàn)uChem-879樹脂的環(huán)氧骨架上的酯基的缺乏和其兩端酯基周圍被甲基的保護(hù),阻礙水和堿對(duì)酯基的水解,因此它比富馬酸改性VE表現(xiàn)出優(yōu)良的耐堿性。

3.4 樹脂澆鑄體的耐腐蝕性能

耐腐蝕試驗(yàn)表明,F(xiàn)uChem-879樹脂可在下列范圍內(nèi)安全使用。 

介質(zhì)

濃度%

推薦使用溫度℃

介質(zhì)

濃度%

推薦使用溫度℃

鹽酸

37

70

硫酸銅
電解液

All

100

20

100

氫氟酸*

10

65

硫酸鎳
電解液

All

100

20

40

鉻酸

20

65

硫酸鋅
電解液

All

100

硫酸

50

100

70

80

濕氯氣*

100

100

硝酸

5

65

雙氧水

35

60

20

50

氫氧
化鈉*

5

80

檸檬酸

All

100

10

80

次氯酸

10

80

50

95

20

65

尿素

50

65

磷酸

100

100

次氯酸鈉*

15

80

醋酸

25

100

氟化氫(汽)

All

80

50

80

氨水

20

65

75

65

甲醇

10

65

 有*者使用前,請(qǐng)同我們聯(lián)系;如選用未列入表中的化學(xué)介質(zhì),請(qǐng)來(lái)電咨詢。 

4.結(jié)論
    FuChem-879標(biāo)準(zhǔn)型雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂較好地兼顧了韌性和耐蝕(尤其耐堿)性,對(duì)改善FRP的抗?jié)B漏,提高FRP產(chǎn)品性能具有特色,其性能已同國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng),具競(jìng)爭(zhēng)力。

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