溴化环氧乙烯基酯树脂的性能与应用

摘  要:合成了一种溴化环氧乙烯基酯树脂,并对其力学性能、阻燃性、耐腐蚀性进行了表征。
关键词:溴化乙烯基酯树脂;乙烯基酯树脂;耐腐蚀;阻燃树脂 
  1.前言
  
在环氧乙烯基酯树脂系列中,溴化环氧乙烯基酯树脂具有的阻燃特性,使它扩大了环氧乙烯基酯树脂的应用范围。溴化环氧乙烯基酯树脂的主链骨架上不存在酯基,表现出好的对水和碱的水解稳定性;环氧骨架上的仲羟基改善了与玻璃纤维的浸润性;树脂固化只发生在分子两端,意味着分子链的整个长度在应力下是可以伸长的,因而可吸收力或热的冲击,表现在宏观性能上即具有较高的断裂延伸率和冲击韧性;环氧骨架上存在溴元素,其阻燃性是本身固有的,而不是靠添加剂来达到的,因此,在保证阻燃要求的同时,其力学性能、耐腐蚀性能和施工工艺性能不下降,这点是非常难能可贵的。
  国内含溴乙烯基酯树脂品种的开发和应用无论从力学性能、耐腐蚀性能、阻燃性能及施工工艺性诸方面或多或少存在不足,例如:阻燃性很好,但树脂力学性能上表现出脆性;力学性能很好,但耐腐蚀性特别是耐碱性较差等等。
  我们从树脂的宏观性能是其微观结构的反映这一基本原理出发,合成了一种综合性能良好的溴化环氧乙烯基酯树脂,并对其性能进行了表征。
  2.树脂的合成:将甲基丙烯酸和一定环氧当量、一定含溴量的溴化环氧树脂和阻聚剂及催化剂混合并经90℃~130℃加热反应2-3h得终产品,并用苯乙烯稀释成一定比例的树脂溶液待测。该树脂取名为FUCHEM-892,其典型的结构式为:

 

  2.2 试样制备
  
树脂浇铸体采用2%过氧化甲乙酮,4%异辛酸钴液固化体系,按国标树脂浇铸体性能测试的试样制备要求浇铸试块。
  树脂玻璃钢亦采用上述固化体系和用量,采用无碱方格布手糊成400×400玻璃钢板,树脂含胶量控制在50%。
  3.性能与应用
  
为了便于对比,本试验采用国外某公司的500溴化环氧乙烯基酯树脂,和国内用富马酸(Fumaric Acid)改性的FE溴化环氧乙烯基酯树脂进行同步检测。
  3.1 合成树脂的常规指标检测   见表3.1
  
表3.1   树脂的常规指标

项     目

FUCHEM-892

500树脂

FE树脂

测试方法

外观

透明

透明

透明

目测

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

固体含量%

64.1

62

62

GB7193.3-87

凝胶时间*min(25℃)

15.5

14.2

16.0

GB7193.6-87

80℃热稳定性h

>24

>24

>24

GB7193.5-87

* 100g树脂2%MEKP,4%异辛酸钴液
  3.2 树脂浇铸体的力学性能
  
分别将三种树脂采用GB方法制作试样和检测,同时列入500树脂按ASTM标准检测公布的典型值。  见表3.2
  从浇铸体的力学性能检测结果的比较可以看出,在同一检测方法下,FUCHEM-892树脂的性能与500树脂相当,个别指标略优;而与国内的FE树脂相比,892树脂具有较高的延伸率和冲击强度。这是因为:892树脂的分子主链上不含有不饱和双键,固化交联点在链分子的两端,意味着分子链的整个长度在应力下是可以伸长的,因而可吸收力的冲击;而FE树脂分子主链中含有富马酸双键,树脂固化后的交联密度提高,形变降低,脆性增加,从而具有较高的热变形温度和较低的拉伸断裂延伸率。在纤维增强复合材料结构中,树脂起到“粘接”作用,而纤维起到增强作用,载荷是由增强纤维承受的,因此要求树脂的延伸率大于增强纤维的拉伸断裂率(C-玻纤一般≤2%),否则纤维增强复合材料在受力情况下,树脂先于增强纤维发生断裂而失去“粘接”效用,而引起整个材料结构的失效。

表3.2   树脂浇铸体的力学性能

项   目

892树脂

500树脂

FE树脂

GB法

GB法

ASTM法

GB法

拉伸强度Mpa

67

65

69