雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂的合成及性能研究-

1、雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂的合成及性能研究陸士平王天堂(上海富晨化工有限公司,上海200235摘要: 合成了標準型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,對其性能進行了表征關(guān)鍵詞: 乙烯基酯樹脂,環(huán)氧乙烯基酯樹脂1.前言國外標準型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由雙酚A型環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸反應后溶于苯乙烯中的熱固性樹脂。這類樹脂的典型牌號有:Derakane-411;Hetron 922;Atlac 430;Norpol Dion 9100;日本昭和的Ripoxy R-806等。該類樹脂由于具有較好的韌性和耐腐蝕(尤其耐堿性,正在逐步取代脆性的雙酚A-富馬酸型耐腐蝕樹脂,是一種綜合性能優(yōu)良的高級耐蝕樹脂。國內(nèi)目前已有的雙酚A

2、 型環(huán)氧乙烯基酯樹脂,由于原材料(主要是環(huán)氧樹脂方面的原因,一直采用改性的手段(如異氰酸酯改性、富馬酸改性等來改善乙烯基酯樹脂的工藝性能和力學性能,但往往不能同時滿足乙烯基酯樹脂好的韌性和耐蝕(尤其耐堿性。我們從材料的宏觀性能是其微觀結(jié)構(gòu)的反映這一基本原理出發(fā)、設(shè)計和合成了這種標準型的雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂并對其性能進行了表征,同時同國外產(chǎn)品進行了性能對比。2.合成和性能測試2.1樹脂的合成:采用一定環(huán)氧當量的雙酚A型環(huán)氧樹脂和甲基丙烯酸在催化劑和阻聚劑存在下,于90130反應2-4h,當酸值<10以下時,終止反應、冷卻并溶于苯乙烯單體中待測。該樹脂取名為FuChem-879。2.2試

3、樣的檢測:2.2.1 樹脂的常規(guī)指標檢測按國標要求進行。2.2.2 樹脂澆鑄體的力學性能檢測按國標要求進行。2.2.3 樹脂澆鑄體的耐堿性試驗按國標要求進行。2.2.4 樹脂澆鑄體的耐腐蝕性試驗按國標要求進行。3.結(jié)果與討論為便于對比,我們選用了Dow化學公司的Derakane-411和富馬酸改性的乙烯基酯樹脂同時檢測。3.1 樹脂常規(guī)性能的檢測項 目 FuChem-879 Dow-411 富馬酸改性VE粘度Pa S(25 0.40 0.42 0.40 酸值mg KOH/g 4.90 3.75 10 苯乙烯含量% 43 42 40 凝膠時間*min(25 16.30 20 20 80凝膠時間*

4、min固化時間min 放熱峰溫度12.05 14.20 17710 12.50 17813 14.50 198*2%MEKP;4%異辛酸鈷液; *1%BPO.很明顯,879樹脂的反應活性比富馬酸改性VE 來得低,而同Dow-411相近。3.2 樹脂澆鑄體力學性能檢測 FuChem-879樹脂的分子結(jié)構(gòu)示意如下:C =C -C -O -C -C -C -O -C - -O -n -C -C -C -O -C -C =CO CH 3 C O H C 3C O由于雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯只在分子鏈兩端含有不飽和雙鍵的交聯(lián)點,因此從某種意義上說,在受力狀態(tài)下,整個分子鏈可伸長,因而可以吸收機械及熱的沖擊,

5、表現(xiàn)在宏觀性能上具有好的抗沖擊韌性、耐裂紋和開裂性能。而富馬酸改性VE,則由于分子鏈中有交聯(lián)點,因而增加了該類樹脂的脆性,盡管熱變形溫度較高,但其它性能均不及FuChem-879。應該指出的是:Dow-411采用ASTM法測試的典型值與采用中國GB法的測試結(jié)果在部分項目上(如拉伸、延伸率存在差別,原因在于試樣尺寸及制作方法不同。3.3 樹脂澆鑄體耐堿性試驗在10%NaOH沸騰狀態(tài)下,按10h、50h、100h期令。879樹脂Dow-411 富馬酸改性VE 重量變化率% +0.36 +0.32 +0.34 10h巴氏硬度保留率% 81.70 82.30 85試樣外觀 表 面 光 澤、 無 變 化

6、重量變化率% +0.88 +0.20 +0.85 50h巴氏硬度保留率% 75 76.70 70試樣外觀 表面光澤、無變化 表面微量乳化現(xiàn)象重量變化率% +0.92 +0.15 +0.34 100h巴氏硬度保留率% 70 70 60試樣外觀 表面光澤、無變化 表面有乳化現(xiàn)象FuChem-879樹脂和Dow-411都通過了100h試驗,而富馬酸改性VE在50h 時表面有乳化現(xiàn)象。分子結(jié)構(gòu)設(shè)計表明,FuChem-879樹脂比富馬酸改性VE酯基含量低。而樹脂的化學侵蝕是通過酯基的水解或未反應的不飽和雙鍵在氧化或鹵化時裂解而發(fā)生的,FuChem-879樹脂的環(huán)氧骨架上的酯基的缺乏和其兩端酯基周圍被甲基

7、的保護,阻礙水和堿對酯基的水解,因此它比富馬酸改性VE表現(xiàn)出優(yōu)良的耐堿性。3.4 樹脂澆鑄體的耐腐蝕性能耐腐蝕試驗表明,FuChem-879樹脂可在下列范圍內(nèi)安全使用。介質(zhì) 濃度% 推薦使用溫度介質(zhì) 濃度%推薦使用溫度37 70 鹽酸20100 硫酸銅電解液 All10010 65 氫氟酸*2040 硫酸鎳電解液 All100鉻酸 20 65 50 100 硫酸鋅電解液 All100 硫酸70 80 濕氯氣*100 100 565 雙氧水 35 60 硝酸2050580 檸檬酸 All 100 10 80 1080 氫氧化鈉*5095 次氯酸2065 尿素 50 65 磷酸100 100 次氯

8、酸鈉*15 80 25100 氟化氫(汽All 80 50 80 氨水 20 65 醋酸7565甲醇1065有*者使用前,請同我們聯(lián)系;如選用未列入表中的化學介質(zhì),請來電咨詢。4.結(jié)論FuChem-879標準型雙酚A 環(huán)氧乙烯基酯樹脂較好地兼顧了韌性和耐蝕(尤其耐堿性,對改善FRP 的抗?jié)B漏,提高FRP 產(chǎn)品性能具有特色,其性能已同國外產(chǎn)品相當,具競爭力。Composition & related property research of Bis-A epoxy vinyl ester resinLu shiping Wang Tiantang(Shanghai Fuchen Chemicals Corp., Shanghai 200235, P.R.ChinaAbst