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(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)氧乙烯基酯樹脂,對(duì)其性能進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)后溶于苯乙烯中的熱固性樹脂。這類樹脂的典型牌號(hào)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(jí)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(xué)性能,但往往不能同時(shí)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(jì)和合成了這種標(biāo)準(zhǔn)型的雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂并對(duì)其性能進(jìn)行了表征,同時(shí)同國外產(chǎn)品進(jìn)行了性能對(duì)比。2.合成和性能測(cè)試2.1樹脂的合成:采用一定環(huán)氧當(dāng)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(yīng)2-4h,當(dāng)酸值<10以下時(shí),終止反應(yīng)、冷卻并溶于苯乙烯單體中待測(cè)。該樹脂取名為FuChem-879。2.2試

3、樣的檢測(cè):2.2.1 樹脂的常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)按國標(biāo)要求進(jìn)行。2.2.2 樹脂澆鑄體的力學(xué)性能檢測(cè)按國標(biāo)要求進(jìn)行。2.2.3 樹脂澆鑄體的耐堿性試驗(yàn)按國標(biāo)要求進(jìn)行。2.2.4 樹脂澆鑄體的耐腐蝕性試驗(yàn)按國標(biāo)要求進(jìn)行。3.結(jié)果與討論為便于對(duì)比,我們選用了Dow化學(xué)公司的Derakane-411和富馬酸改性的乙烯基酯樹脂同時(shí)檢測(cè)。3.1 樹脂常規(guī)性能的檢測(cè)項(xiàng) 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(shí)間*min(25 16.30 20 20 80凝膠時(shí)間*

4、min固化時(shí)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(yīng)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(xué)性能檢測(cè) 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(diǎn),因此從某種意義上說,在受力狀態(tài)下,整個(gè)分子鏈可伸長(zhǎng),因而可以吸收機(jī)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(diǎn),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(yīng)該指出的是:Dow-411采用ASTM法測(cè)試的典型值與采用中國GB法的測(cè)試結(jié)果在部分項(xiàng)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(yàn)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(yàn),而富馬酸改性VE在50h 時(shí)表面有乳化現(xiàn)象。分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表明,FuChem-879樹脂比富馬酸改性VE酯基含量低。而樹脂的化學(xué)侵蝕是通過酯基的水解或未反應(yīng)的不飽和雙鍵在氧化或鹵化時(shí)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(hù),阻礙水和堿對(duì)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(yàn)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(qǐng)同我們聯(lián)系;如選用未列入表中的化學(xué)介質(zhì),請(qǐng)來電咨詢。4.結(jié)論FuChem-879標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(dāng),具競(jìng)爭(zhēng)力。Composition & related property research of Bis-A epoxy vinyl ester resinLu shiping Wang Tiantang(Shanghai Fuchen Chemicals Corp., Shanghai 200235, P.R.ChinaAbst