2004年第4期玻璃鋼/復(fù)合材料1新型低收縮添加劑研究段華軍,王鈞,楊小利(武漢理工大學(xué),武漢430070)摘要:本文研究了 自制低收縮添加劑用量對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂固化收縮率與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明在不飽和聚酯樹(shù)脂中加入20%的該類(lèi)低收縮添加劑樹(shù)脂的固化收縮率為2.1% ,彎曲強(qiáng)度保有率為88% ,彎 由模量沒(méi)有明顯變化;并利用SEM對(duì)加有低收縮添加劑的樹(shù)脂固化試件的斷面形貌進(jìn)行了表證分析了低收縮添加劑的作用機(jī)理。關(guān)鍵詞:低收縮添加劑;固化收縮率;不飽和聚酯樹(shù)脂;機(jī)理中圖分類(lèi)號(hào): TQ327.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1003 - 0999 ( 2004) 04-0011-03不飽和聚酯樹(shù)脂( UPR )由于工藝性能良好適機(jī)理。合于多種成型工藝如手糊、模壓、拉擠和注射等,但1實(shí)驗(yàn)部分在.上述成型過(guò)程中存在一個(gè)共同缺陷-制品的固化1.1 原材料及LPA配制收縮率大。眾所周知,UPR體積收縮率一般為 6~191不飽和聚酯樹(shù)脂、苯乙烯、過(guò)氧化甲乙酮、10%。在UPR中加入適量的低收縮添加劑或低輪環(huán)烷酸鈷及熱塑性聚合物WD等均為工業(yè)品原料。廓添加劑(LPA)可顯著降低制品的收縮率。因而,WD為無(wú)色透明的顆粒狀聚合物溶于苯乙烯。為對(duì)低收縮率添加劑的制備及機(jī)理研究引起了人們廣了增加WD在樹(shù)脂中的相容性先將WD與本乙烯泛的關(guān)注1~3]。配成-定濃度的溶液配制過(guò)程需要邊加熱邊攪拌,LPA的研究和發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:①非加熱溫度為50~ 60C ,時(shí)間約0.5~ 1h?；靹蚝蟮臉O性低收縮添加劑,以聚苯乙烯( PS )為代表此類(lèi)低低收縮添加劑為無(wú)色透明的粘稠液體。收縮添加劑與樹(shù)脂的相容性差在樹(shù)脂固化前與樹(shù)1.2測(cè)試脂為兩相體系較簡(jiǎn)單的利用熱塑性塑料的受熱膨先將樹(shù)脂與-定量低收縮添加劑混勻然后加脹性來(lái)抑制樹(shù)脂的固化收縮;②非極性低收縮添加入固化劑并攪勻。在經(jīng)過(guò)標(biāo)定的定量容器中加入計(jì)劑與極性低收縮添加劑之間的過(guò)渡類(lèi)型。以聚甲基量的樹(shù)脂膠液測(cè)得樹(shù)脂膠液固化前的體積V,,用丙烯酸甲酯(PMMA)為代表此類(lèi)低收縮添加劑由排水法測(cè)得膠液固化后的體積V2則該樹(shù)脂體系的于其極性增加在樹(shù)酯中的穩(wěn)定性有所提高固化時(shí)固化體積收縮率為( V1- V2 )/V; x 100%樹(shù)脂澆鑄體與樹(shù)脂的分相結(jié)構(gòu)得以改善玻璃鋼制品的收縮率的彎曲強(qiáng)度及彎曲彈性模量的測(cè)試按GB2570-81.得到控制③極性低收縮添加劑。以聚醋酸乙烯酯進(jìn)行。設(shè)備為深圳瑞格爾儀器有限公司的RGT-30(PVAcf4]為代表此類(lèi)低收縮添加劑與樹(shù)脂相容性型微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。樹(shù)脂澆鑄體試件好樹(shù)脂固化前與LPA為一相體系,固化后均勻分的彎曲強(qiáng)度測(cè)試完畢后,用掃描電鏡觀察其斷裂面相具有十分優(yōu)良的低收縮效果能使玻璃鋼制品的形貌。設(shè)備為日本電子株式會(huì)社的JSM-5610LV型.收縮率達(dá)到0.05%以下或達(dá)到零收縮缺點(diǎn)是制品掃描電子顯微鏡。的機(jī)械強(qiáng)度差;④組合型LPA。此類(lèi)低收縮添加劑2結(jié)果與 討論的代表有嵌段型的醋酸-苯乙烯聚合物、接枝型的2.1 低收縮添加劑用量對(duì)樹(shù)脂固化收縮率的影響芯殼聚合物等,它們?cè)趦?nèi)著色、低收縮、力學(xué)強(qiáng)度等在191樹(shù)脂中加入不同用量的自制低收縮添加方面具有良好的綜合性能。本文自制的低收縮添加劑所測(cè)得的固化收縮率變化見(jiàn)圖1。劑屬于組合型LPA。本文主要研究了自制低收縮添從圖1可以明顯看出隨著低收縮添加劑用量加劑用量對(duì)UPR固化收縮率與力學(xué)性能的影響并的增加樹(shù)脂的固化收縮率呈下降趨勢(shì)。純191樹(shù)利用SEM對(duì)加有低收縮添加劑的樹(shù)脂固化試件的脂的中國(guó)煤化工加入20%LPA后其固.斷面形貌進(jìn)行了表征分析了低收縮添加劑的作用化收YHCNMHGg可見(jiàn),低收縮添加收稿日期: 2004-01-17作者簡(jiǎn)介:段華軍(1974- ),男,講師,碩士。.FRP/CM 2004.No.412新型低收縮添加劑研究2004年7月劑具有十分顯著的低收縮特性。當(dāng)LPA用量在脂澆鑄體的彎曲強(qiáng)度逐漸降低。純191樹(shù)脂的彎曲20%以?xún)?nèi)樹(shù)脂固化收縮率下降較快;當(dāng)其用量大于強(qiáng)度為74.4MPa ,當(dāng)加入20%LPA后彎曲強(qiáng)度為20%后樹(shù)脂的固化收縮率變化趨于平緩。65.3MPa強(qiáng)度保有率為88% ,且 彎曲彈性模量變化不大;當(dāng)其用量超過(guò)20%后,彎曲強(qiáng)度下降變快。105LPA的最佳用量為20%。2.3固化試件的斷面形 貌觀察號(hào)用SEM對(duì)UPR與LPA/UPR體系固化試件的斷面形貌進(jìn)行表征,見(jiàn)圖3、4。02030LPA/W%圖1 LPA用量對(duì)樹(shù)脂固化收縮率的影響2.2低收縮 添加劑用量對(duì)樹(shù)脂力學(xué)性能的影響在191樹(shù)脂中加入不同用量的自制低收縮添加.劑所測(cè)得樹(shù)脂澆鑄體的彎曲強(qiáng)度見(jiàn)圖2。20ku X1:909 10Mm 2 JSMr5618Lu80「圖3純UP樹(shù)脂固化試件斷裂面0t50 t◆.40010LPA/w%20kUmphtee F 百mEM5d OL圖2LPA用量對(duì)樹(shù)脂澆鑄體彎曲強(qiáng)度的影響圖4 UP樹(shù)脂中加入20% LPA固化試件斷裂面由圖2可知隨著低收縮添加劑用量的增加樹(shù)O;受熱:O:冷卻膨脹收縮圖5 LPA 作用機(jī)理圖3是純UP樹(shù)脂固化試件斷面的形貌。圖4.UPR/LPA體系在自由基作用下,UPR 與苯乙烯、UP是UPR中加入20% LPA固化試件斷面的形貌。圖5與UP、苯乙烯與苯乙烯之間將進(jìn)行聚合反應(yīng)。隨著是LPA作用機(jī)理示意?？梢悦黠@看出純UPR樹(shù)脂交聯(lián)中國(guó)煤化工中游離苯乙烯的濃度固化體系為均相結(jié)構(gòu)而加有LPA的UPR樹(shù)脂固化逐漸iYHCNMHG上述三種聚合反應(yīng)的體系中存在大量孔穴這是UPR樹(shù)脂固化時(shí)LPA收速度要慢LPA對(duì)本厶烯起畜積作用,并逐漸分離成縮引起的。根據(jù)LPA膨脹抵消UPR收縮理論5]，--相。當(dāng)交聯(lián)聚合反應(yīng)達(dá)到最高峰時(shí)連續(xù)相及分FRP/CM 2004. No.42004年第4期玻璃鋼/復(fù)合材料1散相中的所有不飽和鍵都參與反應(yīng)聚合反應(yīng)形成達(dá)88%而彎曲彈性模量變化不大。的熱量使處于相分離狀態(tài)的LPA膨脹抵消了聚酯參考文獻(xiàn)因固化交聯(lián)引起的收縮。隨著體系溫度的下降,[1] 馮青平薛忠民曾鴻鳴.低收縮添加劑的研究進(jìn)展及發(fā)展方向LPA和已固化的聚酯同時(shí)收縮。由于已固化聚酯的[J].玻璃鋼/復(fù)合材料2001(1)46-49.[2] Li W Lee L J. Low tenmerature cure of unsalurated polyester resins with收縮速率比LPA小得多，從而在兩者界面處分離形thermoplastic additives II : Stucture formation and shrinkage control成孔穴圖5說(shuō)明了這一過(guò)程圖4較好地驗(yàn)證了這mechanisn[ J]. Polymer ,2000 41( 2 ) r697-710.一機(jī)理。3]鄢南邦王麗吳良義.低收縮型不飽和聚酯的研制J ]熱固性3結(jié)語(yǔ)樹(shù)脂2001 ,16(2)14-18.[4] K E Atkins , R L Seats ,G C Rex. New development in low profile ad-自制低收縮添加劑對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂具有良好ditives : low viscsity poly( vinyl acetate)IPA' s[ A ] Intemnational的低收縮效果在該UPR樹(shù)脂中加入20%低收縮添Composites Expo Proceeding[ C ] ,1998. session 5-D.加劑樹(shù)脂的固化收縮率為2.1% ,彎 曲強(qiáng)度保有率[5]尚鋼連軍王繼輝.SMC/BMC低收縮添加劑發(fā)展動(dòng)態(tài)及趨勢(shì)[J]玻璃鋼/復(fù)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頁(yè))[8]梅啟林.改性酚醛泡沫材料的研究[J]武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),[11 ]錢(qián)瑞莉等.聚氨酯改性酚醛泡沫塑料J].遼寧化工,19946(6):2002 ,24(6) 22-24.18-20.[9]石曉.酚醛泡沫塑料的共混改性研究[J]材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,[12]伊廷會(huì).高性能酚醛樹(shù)脂改性研究進(jìn)展[J]化工進(jìn)展,2001 ,2000 ,.5(6);11-13.(9)13-16.[ 10]鄭秀蘭.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樹(shù)脂[ J]北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),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中國(guó)煤化工MHCNMHGFRP/CM 2004.No.4