UPR改性(四)復材改性5

    樹脂分為熱塑性和熱固性兩大類。對于加熱熔化冷卻變固,而且可以反復進行可熔的叫熱塑性樹脂,如聚氯乙烯樹脂(PVC)、聚乙烯樹脂(PE)等;加熱固化以后不再可逆,成為既不溶解又不熔化的叫熱固性樹脂,如酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等?!熬埘ァ笔窍鄬τ凇胺尤薄碍h氧”等樹脂,而區分的含有酯鍵的一類高分子化合物。這種高分子化合物是由二元酸,和二元醇經縮聚反應而生成的,這種高分子化合物含有不飽和雙鍵時,就稱為不飽和聚酯,這種不飽和聚酯溶解于有聚合能力的單體中(一般為苯乙烯);而成為一種粘稠液體時,稱為不飽和聚酯樹脂(英文名Unsaturated Polyester Resin,簡稱UPR)。因此不飽和聚酯樹脂可以定義為:由飽和的或不飽和的二元酸,與飽和的或不飽和的二元醇,縮聚而成的線型高分子化合物,溶解于單體中而成的粘稠的液體。不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂主要品種,也是復合材料三大基體樹脂之一。目前改性主要集中在降低固化收縮率、提高阻燃耐熱性能、增強增韌、耐腐蝕等方面。獲得高性能不飽和樹脂的方法很多,如通過制備高分子質量(分子質量在5000以上)UPR,可使耐煮沸性、耐堿性、熱分解溫度、韌性和機械強度得到明顯提高;在分子結構中引入柔性鏈段或與其它樹脂互穿網絡化,可有效改善抗沖擊性能;引入難水解的結構單元,如雙酚A環氧烷烴加成物或氫化雙酚A,可以提高耐腐蝕性。以下即國內UPR改性研究的新進展。為克服純UPR固化物存在的性脆、模量低,以及由體積收縮引起的制品翹曲和開裂變形等缺點,擴大其應用范圍,就必須對其進行增韌增強改性。增韌增強改性方法除了主要的幾種,如通過改變主鏈結構增韌增強、纖維增韌增強、聚合物微凝膠增韌增強、聚氨酯增韌增強等,還有幾種方法較為奏效。
    ⑹無機填料增韌增強UPR謝懷勤用礦物偏硅酸鹽為填料改性UPR/纖維復合材料,使力學性能得到了很大提高。當填料用量為20%時,體系固化收縮率從加填料前的3.0%降至1.4%,彎曲強度和模量分別從62MPa和2.0 GPa提高到80 MPa和2.8 GPa,且拉伸強度下降幅度很小。填料粒子的微細化和表面活化改性都可以顯著提高填料的增韌增強作用,并可減少填料的加入量。袁金鳳用有機胺通過離子交換反應改性的層狀粘土作為增強材料,制成了層離型有機/無機納米復合材料。加入少量的改性粘土,復合材料就具有非常好的力學性能。如當粘土質量分數為3%時,材料沖擊強度就可提高3倍,且拉伸強度有所增加,達到同時增強增韌的目的。在UPR中同時加入功能填料和增強填料,就可以達到既可增強增韌UPR,又可以賦予UPR某種特殊功能的雙重目的。如王士才以石墨為導電填料,羥基磷灰石為增強填料,利用混煉法制得了增強UPR導電塑料,其綜合性能優良。
    ⑺活性單體或聚合物增韌增強UPR通過加入活性單體,對UPR進行共聚改性,可以有效克服其性脆和收縮率高的缺點。張復盛利用具有高剛度、高耐熱的雙馬來酰亞胺(BMI)作為第二活性共聚單體與UPR進行共聚反應,可以大幅度提高其玻璃化轉變溫度、彈性儲能模量、拉伸強度和彎曲性能等,且可以降低固化收縮率。當用20% BMI改性后,其玻璃化轉變溫度可從120 cc提高到156 cc,拉伸強度和拉伸模量分別從未改性時的27.8 MPa和2.7 GPa提高到35.3MPa和3.2 GPa,在30~210 cc范圍內的彈性儲能模量也得到大幅度提高。其原因是BMI與UPR樹脂溶解度參數相近,相容性好,并且體系中的BMI既可以發生均聚反應,又可以與苯乙烯單體發生共聚合反應,并成為UPR分子鏈之間的橋鍵,這樣就既進一步改善了BMI在UPR中的分散效果,又達到了引入BMI性能的目的,提高了體系的綜合性能。周建文以自制的含有亞甲基、醚氧基和酯基的端羥基活性齊聚物DT-18為柔性改性劑,制出了具有粘結強度高、易拆膠返修、固化速度易調節和光學性能好等優點的UPR光學膠粘劑。當DT-18加入量為20%~30%時,所得膠粘劑的剪切強度可從改性前的9.5 MPa提高到11.5 MPa。