溴化環氧乙烯基酯樹脂的性能與應用

摘  要:合成了一種溴化環氧乙烯基酯樹脂,并對其力學性能、阻燃性、耐腐蝕性進行了表征。
關鍵詞:溴化乙烯基酯樹脂;乙烯基酯樹脂;耐腐蝕;阻燃樹脂 
  1.前言
  
在環氧乙烯基酯樹脂系列中,溴化環氧乙烯基酯樹脂具有的阻燃特性,使它擴大了環氧乙烯基酯樹脂的應用范圍。溴化環氧乙烯基酯樹脂的主鏈骨架上不存在酯基,表現出好的對水和堿的水解穩定性;環氧骨架上的仲羥基改善了與玻璃纖維的浸潤性;樹脂固化只發生在分子兩端,意味著分子鏈的整個長度在應力下是可以伸長的,因而可吸收力或熱的沖擊,表現在宏觀性能上即具有較高的斷裂延伸率和沖擊韌性;環氧骨架上存在溴元素,其阻燃性是本身固有的,而不是靠添加劑來達到的,因此,在保證阻燃要求的同時,其力學性能、耐腐蝕性能和施工工藝性能不下降,這點是非常難能可貴的。
  國內含溴乙烯基酯樹脂品種的開發和應用無論從力學性能、耐腐蝕性能、阻燃性能及施工工藝性諸方面或多或少存在不足,例如:阻燃性很好,但樹脂力學性能上表現出脆性;力學性能很好,但耐腐蝕性特別是耐堿性較差等等。
  我們從樹脂的宏觀性能是其微觀結構的反映這一基本原理出發,合成了一種綜合性能良好的溴化環氧乙烯基酯樹脂,并對其性能進行了表征。
  2.樹脂的合成:將甲基丙烯酸和一定環氧當量、一定含溴量的溴化環氧樹脂和阻聚劑及催化劑混合并經90℃~130℃加熱反應2-3h得終產品,并用苯乙烯稀釋成一定比例的樹脂溶液待測。該樹脂取名為FUCHEM-892,其典型的結構式為:

 

  2.2 試樣制備
  
樹脂澆鑄體采用2%過氧化甲乙酮,4%異辛酸鈷液固化體系,按國標樹脂澆鑄體性能測試的試樣制備要求澆鑄試塊。
  樹脂玻璃鋼亦采用上述固化體系和用量,采用無堿方格布手糊成400×400玻璃鋼板,樹脂含膠量控制在50%。
  3.性能與應用
  
為了便于對比,本試驗采用國外某公司的500溴化環氧乙烯基酯樹脂,和國內用富馬酸(Fumaric Acid)改性的FE溴化環氧乙烯基酯樹脂進行同步檢測。
  3.1 合成樹脂的常規指標檢測   見表3.1
  
表3.1   樹脂的常規指標

項     目

FUCHEM-892

500樹脂

FE樹脂

測試方法

外觀

透明

透明

透明

目測

粘度Pa S(25℃)

0.50

0.41

0.43

GB7193.1-87

酸值mg KOH/g

6.6

5.1

12.0

GB2895-82

固體含量%

64.1

62

62

GB7193.3-87

凝膠時間*min(25℃)

15.5

14.2

16.0

GB7193.6-87

80℃熱穩定性h

>24

>24

>24

GB7193.5-87

* 100g樹脂2%MEKP,4%異辛酸鈷液
  3.2 樹脂澆鑄體的力學性能
  
分別將三種樹脂采用GB方法制作試樣和檢測,同時列入500樹脂按ASTM標準檢測公布的典型值。  見表3.2
  從澆鑄體的力學性能檢測結果的比較可以看出,在同一檢測方法下,FUCHEM-892樹脂的性能與500樹脂相當,個別指標略優;而與國內的FE樹脂相比,892樹脂具有較高的延伸率和沖擊強度。這是因為:892樹脂的分子主鏈上不含有不飽和雙鍵,固化交聯點在鏈分子的兩端,意味著分子鏈的整個長度在應力下是可以伸長的,因而可吸收力的沖擊;而FE樹脂分子主鏈中含有富馬酸雙鍵,樹脂固化后的交聯密度提高,形變降低,脆性增加,從而具有較高的熱變形溫度和較低的拉伸斷裂延伸率。在纖維增強復合材料結構中,樹脂起到“粘接”作用,而纖維起到增強作用,載荷是由增強纖維承受的,因此要求樹脂的延伸率大于增強纖維的拉伸斷裂率(C-玻纖一般≤2%),否則纖維增強復合材料在受力情況下,樹脂先于增強纖維發生斷裂而失去“粘接”效用,而引起整個材料結構的失效。

表3.2   樹脂澆鑄體的力學性能

項   目

892樹脂

500樹脂

FE樹脂

GB法

GB法

ASTM法

GB法

拉伸強度Mpa

67

65

69