N一苯基马来酰亚胺改性不饱和聚酯树脂

    N一苯基马来酰亚胺(NPMI)俗称单马,淡黄色针状晶体,熔点为88~92℃,是近年发展起来的一种耐热有机单体,由于它具有五元环状平面结构,嵌入高分子链中可增加链的内旋阻力,从而提高材料的耐热性。目前,NPMI主要用途是作为ABS耐热改性剂,可以有效地改善ABS树脂的耐热性、加工性能、相容性和耐冲击性能[1]另外,NPMI还可用作PS、PMMA、PP、PVC的交联剂和耐热改性剂[2][3][4]。未见有NPMI改性热固性树脂的相关报导。本研究目的在于通过NPMI改性不饱和聚酯树脂,提高材料的耐热性。该研究在不饱和聚酯树脂浇注体和不饱和聚酯树脂基纤维增强复合材料等方面具有一定的应用价值和意义。
1实验
1.1试剂
    N一苯基马来酰亚胺,自制[5]产品纯度在98%以上;191#不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮、萘酸钴均由武汉共达玻璃钢工程技术有限公司提供。
1.2 NPMI在苯乙烯中溶解度测定方法取l0ml苯乙烯放在烧杯中,控制温度,恒温水浴加热,添加NPMI,直至NPMI过量,重复三次,得到该温度下NPMI在苯乙烯中的溶解度。改变温度,重复实验,得到NPMI在苯乙烯中的溶解度曲线。
1.3 树脂浇注体的制备
    将NPMI定量加入不饱和聚酯树脂中。加入2%(质量比)的固化剂,混合均匀后加入1%(质量比)的促进剂,真空脱泡后倒入硅橡胶模具中,浇注标准试样。
1.4 性能测试与表征方法
    用美国尼高力420型红外光谱测定仪表征样品分子结构;用美国菲立根Trace-Ms型气质联用测定仪表征样品纯度。树脂浇铸体的拉伸强度参照GB/T2567-1995测试;弯曲强度参照GB/T2568-1995测试;热变形温度参照
GB/T1634-1989测试。扫描电子显微镜型号为JSM-5510LV(日本)。
2结果与讨论
2.1 NPMI的表征
    图1为合成样品的红外光谱图(B曲线)与标准谱图(A曲线)的对比。通过对比,可以表征合成的样品为N一苯基马来酰亚胺,而且纯度较高。图2为合成样品的纯度测定谱图,样品纯度达到98.15%。                              

  

   2.2 NPMI在苯乙烯中溶解度
    0~60℃温度范围内,NPMI在苯乙烯中的溶解度曲线见图3。根据NPMI在苯乙烯中的溶解度特性,可以将NPMI引入不饱和聚酯树脂体系,NPMI即可己作为反应单体又可以作为耐热改性剂。
    从图中可以看出,在5-35℃温度范围内,NPMI在苯乙烯中溶解度S与温度t关系基本满足式(1)
        S=O.lt(1)
在40-60℃温度范围内,NPMI在苯乙烯中溶解度S与温度t关系基本满足式(2)
      S=4.2+2.2t (2)


2.3 NPMI对UP树脂浇铸体热变形温度的影响N一苯基马来酰亚胺具有五元环状平面结构,嵌入高分子链中可增加链的内旋阻力,从而提高材料的耐热性。将NPMI引入不饱和聚酯树脂体系可以有效地提高材料的耐热性(图4)。在1%一9%范围内,NPMI用量对材料的耐热性无显著影响,与空白样相比,材料的热变形温度平均提高4.5℃
(7.6%)。从图4数据可以间接证明NPMI参与了UP树脂的固化反应,嵌入了体型结构的大分子链中。

                                                   


2.4 NPMI对UP树脂浇铸体力学性能的影响
    图5和图6分别为UP树脂浇铸体的拉伸强度和冲击强度与NPMI用量的关系曲线。从图5可看出,当NPMI用量在2%-3%范围内,材料的拉伸强度高于空白样,峰值提高了5.5%,达到67.3MPa。其他范围内,NPMI的引入反而降低了材料的拉伸强度,而且随着NPMI用量的增加,呈下降趋势。从图6可以看出,当NPMI用量在5%-7%范围内,材料的冲击强度高于空白样,峰值提高了23%,达到8.6KJ/