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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: 溴化環(huán)氧阻燃乙烯基樹(shù)脂 [打印本頁(yè)]
作者: alexwtt    時(shí)間: 2005-9-14 12:57
標(biāo)題: 溴化環(huán)氧阻燃乙烯基樹(shù)脂
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溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的性能與應(yīng)用<p></p></P>
陸士平  王天堂<p></p></P>
（上海富晨化工有限公司，上海200235）<p></p></P>
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1．前言<p></p></P>
在環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂系列中，溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂具有的阻燃特性，使它擴(kuò)大了環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的應(yīng)用范圍。溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的主鏈骨架上不存在酯基，表現(xiàn)出好的對(duì)水和堿的水解穩(wěn)定性；環(huán)氧骨架上的仲羥基改善了與玻璃纖維的浸潤(rùn)性；樹(shù)脂固化只發(fā)生在分子兩端，意味著分子鏈的整個(gè)長(zhǎng)度在應(yīng)力下是可以伸長(zhǎng)的，因而可吸收力或熱的沖擊，表現(xiàn)在宏觀性能上即具有較高的斷裂延伸率和沖擊韌性；環(huán)氧骨架上存在溴元素，其阻燃性是本身固有的，而不是靠添加劑來(lái)達(dá)到的，因此，在保證阻燃要求的同時(shí)，其力學(xué)性能、耐腐蝕性能和施工工藝性能不下降，這點(diǎn)是非常難能可貴的。<p></p></P>
國(guó)內(nèi)含溴乙烯基酯樹(shù)脂品種的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用無(wú)論從力學(xué)性能、耐腐蝕性能、阻燃性能及施工工藝性諸方面或多或少存在不足，例如：阻燃性很好，但樹(shù)脂力學(xué)性能上表現(xiàn)出脆性；力學(xué)性能很好，但耐腐蝕性特別是耐堿性較差等等。<p></p></P>
我們從樹(shù)脂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)，合成了一種綜合性能良好的溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，并對(duì)其性能進(jìn)行了表征。</P>
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2．樹(shù)脂的合成：將甲基丙烯酸和一定環(huán)氧當(dāng)量、一定含溴量的溴化環(huán)氧樹(shù)脂和阻聚劑及催化劑混合并經(jīng)90℃～130℃加熱反應(yīng)2-3h得最終產(chǎn)品，并用苯乙烯稀釋成一定比例的樹(shù)脂溶液待測(cè)。該樹(shù)脂取名為FUCHEM-892，其典型的結(jié)構(gòu)式為：<p></p></P>
2.2 試樣制備<p></p></P>
樹(shù)脂澆鑄體采用2%過(guò)氧化甲乙酮，4%異辛酸鈷液固化體系，按國(guó)標(biāo)樹(shù)脂澆鑄體性能測(cè)試的試樣制備要求澆鑄試塊。<p></p></P>
樹(shù)脂玻璃鋼亦采用上述固化體系和用量，采用無(wú)堿方格布手糊成400×400玻璃鋼板，樹(shù)脂含膠量控制在50%。<p></p></P>
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3.性能與應(yīng)用<p></p></P>
為了便于對(duì)比，本試驗(yàn)采用國(guó)外某公司的500溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，和國(guó)內(nèi)用富馬酸（Fumaric Acid）改性的FE溴化環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂進(jìn)行同步檢測(cè)。<p></p></P>
3.1 合成樹(shù)脂的常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)   見(jiàn)表3.1<p></p></P>
表3.1   樹(shù)脂的常規(guī)指標(biāo)<p></p></P>
項(xiàng)     目<p></p></P>FUCHEM-892<p></p></P>500樹(shù)脂<p></p></P>FE樹(shù)脂<p></p></P>測(cè)試方法<p></p></P>外觀<p></p></P>透明<p></p></P>透明<p></p></P>透明<p></p></P>目測(cè)<p></p></P>粘度Pa S（25℃）<p></p></P>0.50<p></p></P>0.41<p></p></P>0.43<p></p></P>GB7193.1－87<p></p></P>酸值mg KOH/g<p></p></P>6.6<p></p></P>5.1<p></p></P>12.0<p></p></P>GB2895－82<p></p></P>固體含量％<p></p></P>64.1<p></p></P>62<p></p></P>62<p></p></P>GB7193.3－87<p></p></P>凝膠時(shí)間*min（25℃）<p></p></P>15.5<p></p></P>14.2<p></p></P>16.0<p></p></P>GB7193.6－87<p></p></P>80℃熱穩(wěn)定性h<p></p></P>＞24<p></p></P>＞24<p></p></P>＞24<p></p></P>GB7193.5-87<p></p></P></P>
l       100g樹(shù)脂2%MEKP，4%異辛酸鈷液<p></p></P>
<p> </p>3.2 樹(shù)脂澆鑄體的力學(xué)性能<p></p></P>
分別將三種樹(shù)脂采用GB方法制作試樣和檢測(cè)，同時(shí)列入500樹(shù)脂按ASTM標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)公布的典型值。  見(jiàn)表3.2<p></p></P>
從澆鑄體的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果的比較可以看出，在同一檢測(cè)方法下，F(xiàn)UCHEM-892樹(shù)脂的性能與500樹(shù)脂相當(dāng)，個(gè)別指標(biāo)略?xún)?yōu)；而與國(guó)內(nèi)的FE樹(shù)脂相比，892樹(shù)脂具有較高的延伸率和沖擊強(qiáng)度。這是因?yàn)椋?92樹(shù)脂的分子主鏈上不含有不飽和雙鍵，固化交聯(lián)點(diǎn)在鏈分子的兩端，意味著分子鏈的整個(gè)長(zhǎng)度在應(yīng)力下是可以伸長(zhǎng)的，因而可吸收力的沖擊；而FE樹(shù)脂分子主鏈中含有富馬酸雙鍵，樹(shù)脂固化后的交聯(lián)密度提高，形變降低，脆性增加，從而具有較高的熱變形溫度和較低的拉伸斷裂延伸率。在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，樹(shù)脂起到“粘接”作用，而纖維起到增強(qiáng)作用，載荷是由增強(qiáng)纖維承受的，因此要求樹(shù)脂的延伸率大于增強(qiáng)纖維的拉伸斷裂率（C-玻纖一般≤2%），否則纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在受力情況下，樹(shù)脂先于增強(qiáng)纖維發(fā)生斷裂而失去“粘接”效用，而引起整個(gè)材料結(jié)構(gòu)的失效。<p></p></P>
表3.2   樹(shù)脂澆鑄體的力學(xué)性能<p></p></P>
項(xiàng)   目<p></p></P>892樹(shù)脂<p></p></P>500樹(shù)脂<p></p></P>FE樹(shù)脂<p></p></P>GB法<p></p></P>GB法<p></p></P>ASTM法<p></p></P>GB法<p></p></P>拉伸強(qiáng)度Mpa<p></p></P>67<p></p></P>65<p></p></P>69 – 76<p></p></P>55<p></p></P>拉伸彈性模量Gpa<p></p></P>3.3<p></p></P>3.2<p></p></P>3.4<p></p></P>3.8<p></p></P>斷裂延伸率％<p></p></P>2.34<p></p></P>2.25<p></p></P>4 – 5<p></p></P>1.47<p></p></P>彎曲強(qiáng)度Mpa<p></p></P>129<p></p></P>115<p></p></P>110 – 124<p></p></P>130<p></p></P>彎曲彈性模量Gpa<p></p></P>3.68<p></p></P>3.61<p></p></P>3.7<p></p></P>4.49<p></p></P>沖擊強(qiáng)度(無(wú)缺口)KJ/M2<p></p></P>21.5<p></p></P>22.7<p></p></P>／<p></p></P>12<p></p></P>熱變形溫度℃<p></p></P>103<p></p></P>101<p></p></P>104 – 110<p></p></P>115<p></p></P>巴氏硬度<p></p></P>44<p></p></P>41<p></p></P>／<p></p></P>50<p></p></P></P>
<p> </p></P>
3.3 阻燃性能<p></p></P>
為便于比較，對(duì)不加任何輔助阻燃添加劑的樹(shù)脂澆鑄體及樹(shù)脂玻璃鋼試樣的阻燃性能進(jìn)行了檢測(cè)。  具體見(jiàn)表3.3-1<p></p></P>
表3.3-1   樹(shù)脂澆鑄體及玻璃鋼的阻燃特性<p></p></P>
<p> </p></P><p> </p></P>892樹(shù)脂<p></p></P>500樹(shù)脂<p></p></P>FE樹(shù)脂<p></p></P>測(cè)試方法<p></p></P>澆<p></p></P>
鑄<p></p></P>
體<p></p></P>氧指數(shù)OI（%）<p></p></P>28<p></p></P>29<p></p></P>28<p></p></P>GB/T2406<p></p></P>水平法<p></p></P>FH-1級(jí)<p></p></P>FH-1級(jí)<p></p></P>FH-1級(jí)<p></p></P>GB/T2408<p></p></P>垂直法<p></p></P>FV - 0級(jí)<p></p></P>FV - 0級(jí)<p></p></P>FV - 0級(jí)<p></p></P>GB/T2408<p></p></P>玻<p></p></P>
璃<p></p></P>
鋼<p></p></P>氧指數(shù)OI（%）<p></p></P>32<p></p></P>32<p></p></P>32<p></p></P>GB8924<p></p></P>最大煙密度MSD<p></p></P>96.66<p></p></P>97.20<p></p></P>99.80<p></p></P>GB/T8627<p></p></P>煙密度等級(jí)SDR<p></p></P>75.55<p></p></P>76.25<p></p></P>78.50<p></p></P>GB/T8627<p></p></P></P>
                        <p></p></P>
表3.3-2 892FR樹(shù)脂、玻璃鋼阻燃性能<p></p></P>
樹(shù)脂品種<p></p></P>含膠量%<p></p></P>氧指數(shù)<p></p></P>水平法<p></p></P>垂直法<p></p></P>煙密度等級(jí)（SDR）<p></p></P>892FR澆鑄體<p></p></P>100<p></p></P>39<p></p></P>FH-1級(jí)<p></p></P>FV-0級(jí)<p></p></P>-<p></p></P>892FR玻璃鋼<p></p></P>50<p></p></P>42<p></p></P>-<p></p></P>-<p></p></P>≤75<p></p></P><p> </p></P>
    由上面測(cè)試結(jié)果可知：三種樹(shù)脂均具有良好的阻燃性能。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)阻燃材料用于室內(nèi)時(shí)，SDR應(yīng)≤75%，因此892樹(shù)脂的煙密度指標(biāo)有待改進(jìn)。如果添加少量阻燃協(xié)同劑和消煙劑，則上述指標(biāo)會(huì)改善。表3.3-2是892樹(shù)脂添加少量阻燃協(xié)同劑和消煙劑后的阻燃性能。<p></p></P>
<p> </p>3.4 耐腐蝕性能<p></p></P>
3.4.1 澆鑄體耐堿性試驗(yàn)：在10%NaOH沸騰狀態(tài)下，經(jīng)50h、100h期令浸泡，其重量變化率、巴氏硬度保留率、試樣外觀結(jié)果見(jiàn)表3.4.1<p></p></P>
結(jié)果表明：892樹(shù)脂和500樹(shù)脂具有較好的耐堿性能，而FE樹(shù)脂的耐堿性相對(duì)較差。樹(shù)脂耐堿性好壞與固化后樹(shù)脂中的酯鍵含量和酯鍵的保護(hù)程度有關(guān)。892樹(shù)脂的主鏈骨架上不存在酯基和不飽和雙鍵，且分子兩端的酯基已被甲基所保護(hù)，表現(xiàn)出好的對(duì)堿的水解穩(wěn)定性；而FE樹(shù)脂由于采用富馬酸改性，它在提高樹(shù)脂固化交聯(lián)程度的同時(shí)，酯鍵的含量也較892樹(shù)脂高30-40%，因此其耐堿性能是兩個(gè)因素作用的綜合結(jié)果，在高溫下酯鍵水解化起到主要作用。<p></p></P>
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作者: 白秀才    時(shí)間: 2005-9-14 23:56
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