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丁腈橡膠增韌乙烯基酯樹脂的性能研究
(上海富晨化工有限公司 200235)
摘要:采用端羧基丁腈橡膠和丁腈橡膠進行增韌甲基丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂,并對其性能進行了表征
關鍵詞:橡膠、增韌、乙烯基酯樹脂
一、前言
環氧乙烯基酯樹脂(EVER)一般由甲基丙烯酸或丙烯酸與環氧樹脂反應合成。它既具有不飽和聚酯樹脂的室溫固化性能,又具有同環氧樹脂相似的使用性能。盡管環氧乙烯基酯樹脂的綜合性能優于不飽和聚酯樹脂,但某些方面的性能,如沖擊韌性、延伸率還存在不能滿足玻璃鋼制品的受力、防介質滲漏的要求。國內在采用丁腈橡膠(BNR)增韌丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂方面做了不少工作,而對采用端羧基丁腈橡膠(CTBN)和丁腈橡膠(BNR)增韌甲基丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂的研究報道甚少。
我們選用端羧基丁腈橡膠(CTBN)和丁腈橡膠(BNR)兩種增韌劑來對兩種甲基丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂進行增韌性能的比較;為便于對照,仍采用端羧基丁腈橡膠(CTBN)和丁腈橡膠(BNR)對丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂進行增韌性能的檢測,為增韌乙烯基酯樹脂的應用提供試驗依據。
二、實驗部分
1、原理
通過共混方法在環氧乙烯基酯樹脂中引入液體BNR,固化后一般以顆粒狀形式分布與樹脂中,在受外力作用時,能有效地引發銀紋并阻礙銀紋發展成裂紋,或通過剪切帶的產生,消耗大量的外部能量,從而起到增韌的效果。
CTBN是一種活性增韌劑,它利用CTBN的端羧基在催化劑存在下與環氧基團反應。
由于在環氧乙烯基酯樹脂的合成過程中鍵合了CTBN,使EVER樹脂韌性得到提高。
2、乙烯基酯樹脂的品種及增韌后的代號說明。
本文所用乙烯基酯樹脂由實驗室自制,端羧基丁腈橡膠(CTBN)和丁腈橡膠(BNR)均為工業品。
EM:由E-51環氧樹脂與甲基丙烯酸合成的乙烯基酯樹脂(EVER)。
EMF:由E-51環氧樹脂與甲基丙烯酸及富馬酸合成的EVER。
EA:由E-51環氧樹脂與丙烯酸合成的EVER。
EM-CTBN:由E-51環氧樹脂與甲基丙烯酸、CTBN合成的EVER。
EM/BNR:由EM 樹脂與液體BNR相混合的EVER。
EMF/BNR: 由EMF樹脂與液體BNR 相混的EVER。
EA-CTBN:由E-51環氧樹脂與丙烯酸、CTBN合成的EVER。
EA/BNR:由EA樹脂與液體BNR相混合的EVER。
3、試樣制備
將丁腈橡膠配成苯乙烯溶液,然后按不同的比例加入到EVER中,混合均勻后澆注成待測試件。
將端羧基丁腈橡膠和(甲基)丙烯酸與環氧樹脂在催化劑存在下合成EVER并溶解于苯乙烯中,澆注成待測試件。
引發劑MEKPO(9%)用量2%,異辛酸鈷(0.75%鈷含量)4%,試件室溫固化24hr,80℃后固化2h,100℃,2hr,磨光至待測試樣。
4、性能測試
按GB標準要求進行檢測
一、結果與討論
1、EM/ EMF型樹脂添加增韌劑后的性能
性能指標 |
純EM |
EM-CTBN (10%) |
EM-CTBN (20%) |
純EMF |
EMF/BNR(5%) |
EMF/BNR (10%) |
EMF/BNR (15%) |
拉伸斷裂延伸率% |
1.80 |
2.35 |
1.81 |
1.97 |
2.41 |
3.93 |
1.47 |
拉伸強度Mpa |
60.3 |
67.4 |
56.8 |
58 |
72.2 |
74.7 |
36.2 |
拉伸模量Gpa |
3.68 |
3.52 |
3.39 |
3.4 |
3.54 |
3.08 |
2.99 |
沖擊強度(無缺口)KJ/M2 |
8.79 |
15.37 |
13.95 |
5.77 |
12.67 |
10.50 |
7.2 |
巴氏硬度 |
53 |
46 |
39 |
49 |
47 |
41 |
41 |
熱變形溫度℃ |
107.2 |
86.0 |
84.50 |
115 |
92.2 |
85.4 |
83.4 |
2、EA型樹脂添加增韌劑后的性能
性能指標 |
純EA |
EA-CTBN (5%) |
EA-CTBN (10%) |
EA/BNR (5%) |
拉伸斷裂延伸率% |
3.61 |
2.24 |
3.49 |
3.48 |
拉伸強度Mpa |
80.1 |
67.2 |
66.1 |
80.4 |
拉伸模量Gpa |
3.48 |
3.57 |
2.92 |
3.39 |
沖擊(無缺口)強度 |
17.47 |
19.94 |
15.31 |
19.31 |
巴氏硬度 |
46 |
40 |
34 |
39 |
熱變形溫度℃ |
85 |
70 |
64 |
73 |
我們在采用E-51環氧樹脂與甲基丙烯酸合成EM樹脂過程中引入了CTBN,利用CTBN中的羧基與環氧基團的化學反應使CTBN通過化學鍵進入樹脂骨架中,合成了EM-CTBN(10%含量)、EM-CTBN(20%含量)。這類樹脂共混體系的相容性較好。我們發現含10%CTBN的EM樹脂其拉伸斷裂延伸率比純EM樹脂提高了30%,拉伸強度提高近12%,沖擊強度提高了75%。隨著CTBN含量的增加,其澆注體的巴氏硬度逐步下降,熱變形溫度逐步降低,而含20%CTBN的EM樹脂的性能不及純EM樹脂,可見,采用CTBN化學增韌EM樹脂性能應有一個適當的用量。
在采用E-51環氧樹脂與甲基丙烯酸與富馬酸合成的EMF樹脂中添加了液體BNR,該類共混樹脂凝膠前的相容性好,但凝膠固化后,則明顯分相。
檢測表明,含10%BNR的EMF共混樹脂的拉伸斷裂延伸率比純EMF樹脂提高了96.5%,拉伸強度提高了28.8%,沖擊強度提高了82%。
巴氏硬度和熱變形溫度則隨BNR添加量增加而逐步下降,當BNR添加量達15%時,樹脂的性能(除拉伸強度外)均不及純EMF樹脂。
當我們采用E-51環氧樹脂與丙烯酸和CTBN反應合成EA-CTBN樹脂的檢測中發現,CTBN并未對EA樹脂的增韌提供幫助,反而使樹脂的拉伸強度、拉伸斷裂延伸率下降,為便于對比添加了5%BNR于EA樹脂中,亦發現其性能未比純EA有大的提高,同國內以前同類型乙烯基酯樹脂采用BNR增韌的研究結論不同。究竟什么原因,有待進一步的研究分析。
二、結論
1、化學合成的EM-CTBN(10%)樹脂的增韌效果較好;添加10%BNR于EMF樹脂的共混體系中,具較明顯的增韌性能。
2、CTBN和BNR對EA型樹脂的增韌效果不明顯。
3、
三、參考文獻
傅永林 塑料增韌理論的發展 塑料加工 1990 3.56
王正東 橡膠改性乙烯基酯樹脂的研究 纖維復合材料 No.4 Dec. 1991
Research on BNR modified vinyl ester resin
Lu shiping Wang Tiantang Shen Wei
(Shanghai Fuchen Chemicals Corp., 200235)
Abstract:CTBN and BNR are employed to modify epoxy vinyl ester resin, and their properties are also discussed.
Keywords::Rubber, vinyl ester, flexiblizer