新型低收缩添加剂研究

2004年第4期玻璃钢/复合材料1新型低收缩添加剂研究段华军,王钧,杨小利(武汉理工大学,武汉430070)摘要:本文研究了 自制低收缩添加剂用量对不饱和聚酯树脂固化收缩率与力学性能的影响。结果表明在不饱和聚酯树脂中加入20%的该类低收缩添加剂树脂的固化收缩率为2.1% ,弯曲强度保有率为88% ,弯 由模量没有明显变化;并利用SEM对加有低收缩添加剂的树脂固化试件的断面形貌进行了表证分析了低收缩添加剂的作用机理。关键词:低收缩添加剂;固化收缩率;不饱和聚酯树脂;机理中图分类号: TQ327.1文献标识码: A文章编号: 1003 - 0999 ( 2004) 04-0011-03不饱和聚酯树脂( UPR )由于工艺性能良好适机理。合于多种成型工艺如手糊、模压、拉挤和注射等,但1实验部分在.上述成型过程中存在一个共同缺陷-制品的固化1.1 原材料及LPA配制收缩率大。众所周知,UPR体积收缩率一般为 6~191不饱和聚酯树脂、苯乙烯、过氧化甲乙酮、10%。在UPR中加入适量的低收缩添加剂或低轮环烷酸钴及热塑性聚合物WD等均为工业品原料。廓添加剂(LPA)可显著降低制品的收缩率。因而,WD为无色透明的颗粒状聚合物溶于苯乙烯。为对低收缩率添加剂的制备及机理研究引起了人们广了增加WD在树脂中的相容性先将WD与本乙烯泛的关注1~3]。配成-定浓度的溶液配制过程需要边加热边搅拌,LPA的研究和发展经历了以下几个阶段:①非加热温度为50~ 60C ,时间约0.5~ 1h。混匀后的极性低收缩添加剂,以聚苯乙烯( PS )为代表此类低低收缩添加剂为无色透明的粘稠液体。收缩添加剂与树脂的相容性差在树脂固化前与树1.2测试脂为两相体系较简单的利用热塑性塑料的受热膨先将树脂与-定量低收缩添加剂混匀然后加胀性来抑制树脂的固化收缩;②非极性低收缩添加入固化剂并搅匀。在经过标定的定量容器中加入计剂与极性低收缩添加剂之间的过渡类型。以聚甲基量的树脂胶液测得树脂胶液固化前的体积V,,用丙烯酸甲酯(PMMA)为代表此类低收缩添加剂由排水法测得胶液固化后的体积V2则该树脂体系的于其极性增加在树酯中的稳定性有所提高固化时固化体积收缩率为( V1- V2 )/V; x 100%树脂浇铸体与树脂的分相结构得以改善玻璃钢制品的收缩率的弯曲强度及弯曲弹性模量的测试按GB2570-81.得到控制③极性低收缩添加剂。以聚醋酸乙烯酯进行。设备为深圳瑞格尔仪器有限公司的RGT-30(PVAcf4]为代表此类低收缩添加剂与树脂相容性型微机控制电子万能材料试验机。树脂浇铸体试件好树脂固化前与LPA为一相体系,固化后均匀分的弯曲强度测试完毕后,用扫描电镜观察其断裂面相具有十分优良的低收缩效果能使玻璃钢制品的形貌。设备为日本电子株式会社的JSM-5610LV型.收缩率达到0.05%以下或达到零收缩缺点是制品扫描电子显微镜。的机械强度差;④组合型LPA。此类低收缩添加剂2结果与 讨论的代表有嵌段型的醋酸-苯乙烯聚合物、接枝型的2.1 低收缩添加剂用量对树脂固化收缩率的影响芯壳聚合物等,它们在内着色、低收缩、力学强度等在191树脂中加入不同用量的自制低收缩添加方面具有良好的综合性能。本文自制的低收缩添加剂所测得的固化收缩率变化见图1。剂属于组合型LPA。本文主要研究了自制低收缩添从图1可以明显看出随着低收缩添加剂用量加剂用量对UPR固化收缩率与力学性能的影响并的增加树脂的固化收缩率呈下降趋势。纯191树利用SEM对加有低收缩添加剂的树脂固化试件的脂的中国煤化工加入20%LPA后其固.断面形貌进行了表征分析了低收缩添加剂的作用化收YHCNMHGg可见,低收缩添加收稿日期: 2004-01-17作者简介:段华军(1974- ),男,讲师,硕士。.FRP/CM 2004.No.412新型低收缩添加剂研究2004年7月剂具有十分显著的低收缩特性。当LPA用量在脂浇铸体的弯曲强度逐渐降低。纯191树脂的弯曲20%以内树脂固化收缩率下降较快;当其用量大于强度为74.4MPa ,当加入20%LPA后弯曲强度为20%后树脂的固化收缩率变化趋于平缓。65.3MPa强度保有率为88% ,且 弯曲弹性模量变化不大;当其用量超过20%后,弯曲强度下降变快。105LPA的最佳用量为20%。2.3固化试件的断面形 貌观察号用SEM对UPR与LPA/UPR体系固化试件的断面形貌进行表征,见图3、4。02030LPA/W%图1 LPA用量对树脂固化收缩率的影响2.2低收缩 添加剂用量对树脂力学性能的影响在191树脂中加入不同用量的自制低收缩添加.剂所测得树脂浇铸体的弯曲强度见图2。20ku X1:909 10Mm 2 JSMr5618Lu80「图3纯UP树脂固化试件断裂面0t50 t◆.40010LPA/w%20kUmphtee F 百mEM5d OL图2LPA用量对树脂浇铸体弯曲强度的影响图4 UP树脂中加入20% LPA固化试件断裂面由图2可知随着低收缩添加剂用量的增加树O;受热:O:冷却膨胀收缩图5 LPA 作用机理图3是纯UP树脂固化试件断面的形貌。图4.UPR/LPA体系在自由基作用下,UPR 与苯乙烯、UP是UPR中加入20% LPA固化试件断面的形貌。图5与UP、苯乙烯与苯乙烯之间将进行聚合反应。随着是LPA作用机理示意。可以明显看出纯UPR树脂交联中国煤化工中游离苯乙烯的浓度固化体系为均相结构而加有LPA的UPR树脂固化逐渐iYHCNMHG上述三种聚合反应的体系中存在大量孔穴这是UPR树脂固化时LPA收速度要慢LPA对本厶烯起畜积作用,并逐渐分离成缩引起的。根据LPA膨胀抵消UPR收缩理论5]，--相。当交联聚合反应达到最高峰时连续相及分FRP/CM 2004. No.42004年第4期玻璃钢/复合材料1散相中的所有不饱和键都参与反应聚合反应形成达88%而弯曲弹性模量变化不大。的热量使处于相分离状态的LPA膨胀抵消了聚酯参考文献因固化交联引起的收缩。随着体系温度的下降,[1] 冯青平薛忠民曾鸿鸣.低收缩添加剂的研究进展及发展方向LPA和已固化的聚酯同时收缩。由于已固化聚酯的[J].玻璃钢/复合材料2001(1)46-49.[2] Li W Lee L J. Low tenmerature cure of unsalurated polyester resins with收缩速率比LPA小得多，从而在两者界面处分离形thermoplastic additives II : Stucture formation and shrinkage control成孔穴图5说明了这一过程图4较好地验证了这mechanisn[ J]. Polymer ,2000 41( 2 ) r697-710.一机理。3]鄢南邦王丽吴良义.低收缩型不饱和聚酯的研制J ]热固性3结语树脂2001 ,16(2)14-18.[4] K E Atkins , R L Seats ,G C Rex. New development in low profile ad-自制低收缩添加剂对不饱和聚酯树脂具有良好ditives : low viscsity poly( vinyl acetate)IPA' s[ A ] Intemnational的低收缩效果在该UPR树脂中加入20%低收缩添Composites Expo Proceeding[ C ] ,1998. session 5-D.加剂树脂的固化收缩率为2.1% ,弯 曲强度保有率[5]尚钢连军王继辉.SMC/BMC低收缩添加剂发展动态及趋势[J]玻璃钢/复合材料1998 (6):40-41.STUDY ON NEW TYPE OF LOW PROFILE ADDITIVEDUAN Hua-jun , WANG Jun , YANG Xiao-li( Wuhan University of Technology , Wuhan 430070 , China )Abstract : This paper studies the self - made low profile additive and its influence on shrinkage rate and mechanicalpropeties of UP resin. It shows that after adding 20% low profile additive to the UP resin , the shrinkage rate of curedresin is 2.1%，the retention rate of bending strength is 88% and no change in flexural modulus. Using SEM character-izes the fractured UP samples with the low profile additive and analy zes the mechanism of the low profile additive .Key words : low profile additive ; shrinkage rate ; UP resin ; mechanism(上接第42页)[8]梅启林.改性酚醛泡沫材料的研究[J]武汉理工大学学报,[11 ]钱瑞莉等.聚氨酯改性酚醛泡沫塑料J].辽宁化工,19946(6):2002 ,24(6) 22-24.18-20.[9]石晓.酚醛泡沫塑料的共混改性研究[J]材料开发与应用,[12]伊廷会.高性能酚醛树脂改性研究进展[J]化工进展,2001 ,2000 ,.5(6);11-13.(9)13-16.[ 10]郑秀兰.酚醛泡沫塑料的研制J]河南化工2000(1) :15-16.[13]方科等.高性能摩阻材料用酚醛树脂[ J]北京化工大学学报,1999 ,26(4)33-35.STUDY OF PHENOLIC FOAM TOUGHENING MODIFICATIONLI Shao-tang , GE Dong-biao , WANG Shu-zhong , HU Fu-zeng( Institute of Material Science and Engineering ，East China Universityof Science and Technology , Shanghai 200237 , China )Abstract : In this paper the additives used in phenolic foaming are introduced in details and the mechanisms are al-so discussed. The diferent toughening methods of phenolic foam are described systematically.Key words : phenolic foam ; foaming additives ; toughening modification ; blending ; chemical toughening中国煤化工MHCNMHGFRP/CM 2004.No.4