氣相二氧化硅在膠衣樹脂中的應(yīng)用

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近年來隨著玻璃鋼工業(yè)的迅速發(fā)展，對玻璃鋼制品的質(zhì)量和外觀和表面膠衣層提出了更高的要求。膠衣樹脂是不飽和聚酯中的一個特殊品種。它起保護(hù)制品，延長使用壽命的作用，因此應(yīng)具有良好的拉伸強(qiáng)度，抗彎曲性能及耐水、耐熱等性能。

膠衣樹脂可使用親水型氣相二氧化硅。它具有極小顆粒粒徑（原生顆粒粒徑7－45nm）和極大比表面積（200-380m[sup]2[/sup]/g)。本文主要研究了納米級二氧化硅、乙二醇對膠衣樹脂觸變性及樹脂澆鑄體力學(xué)性能的影響。

2 試驗部分
2．1 實驗用原材料及配方
原材料有福田公司3388#不飽和聚酯樹脂、德國德固賽公司 A200及 A380氣相二氧化硅、乙二醇（AR）、道康寧公司有機(jī)硅氧烷分散劑、德謙公司6800消泡劑、過氧化甲乙酮和環(huán)烷酸鈷。實驗用配方見表1。

表1  實驗用配方

3388#不飽和聚酯樹脂	100份
氣相二氧化硅/%	2.5-3.5
分散劑/%	0.2
6800消泡劑/%	2.0
過氧化甲乙酮/%	1
環(huán)烷酸鈷（4%）/%	1

使用納米SiO2的關(guān)鍵是確保其在不飽和聚酯樹脂中達(dá)到良好的分散，分散越好，則觸變指數(shù)越大，力學(xué)強(qiáng)度越高。分散設(shè)備有超聲均化儀、三輥研磨機(jī)、砂磨機(jī)、膠體磨、高速剪切攪拌機(jī)等。本文首先將氣相二氧化硅、分散劑加入少量的不飽和聚酯樹脂中用三輥研磨機(jī)制備母體，然后將母體加入樹脂中經(jīng)高速攪拌稀釋到一定的比例。該工藝分散時剪切力較大，粘度更高，氣相二氧化硅的分散較好。

2．3 性能檢測
粘度用美國Brookfield粘度儀測量；分散性用JSM－6330F掃描電鏡觀察；拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量和斷裂延伸率按GB2568－1995標(biāo)準(zhǔn)，彎曲強(qiáng)度及模量按GB2570－1995標(biāo)準(zhǔn)在英國 Hounsfieid HT-10萬能試驗機(jī)上測量，并測試了沖擊強(qiáng)度。

3 結(jié)果與討論
3．1 膠衣樹脂的粘度、觸變性、流變性
本文測定了A200，A380在不同轉(zhuǎn)速下的粘度。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，粘度降低；加入分散劑，體系粘度降低，流動性更好。通過引入觸變指數(shù)K來表征觸變性，觸變指數(shù)越大，觸變性越大。觸變指數(shù)是轉(zhuǎn)速為6rpm與60rpm時的粘度之比。在6rpm的粘度見圖1，通過計算其觸變指數(shù)見表2。

表2  不飽和聚酯的觸變指數(shù)

sio[sub]2[/sub]型號	添加量/%	觸變指數(shù)K	加1%乙二醇觸變指數(shù)K
A200	2.5	3.81	4.12
A200	2.8	4.26	4.37
A200	3.0	4.31	4.60
A200	3.2	4.65	4.80
A380	2.5	3.87	4.68
N20	2.5	4.32	5.53
沉淀	2.5	1.25

注：A200，A380比表面積分別為200、380m2／g。

從表2和圖1可見，氣相二氧化硅用量越大，粘度越大，觸變指數(shù)越大。增加氣相二氧化硅用量會產(chǎn)生較多二氧化硅粒子間的相互作用，因而有較高的表觀粘度；隨著比表面積從200m2／g升到 380m2／g，觸變指數(shù)增加；若在體系中加入乙二醇作為架橋劑，會加強(qiáng)二氧化硅網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致粘度進(jìn)一步增加。沉淀法二氧化硅的K為1．25，較氣相法的K低許多，這也說明了在膠衣樹脂中用沉淀法二氧化硅不適合。

圖I Si02添加量對粘度的影響
圖2 膠衣樹脂剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系

膠衣樹脂粘度和觸變指數(shù)的影響因素比較多，但主要是剪切分散力、攪拌速度、使用溫度及所加填料的表面處理情況。用母體法配制膠衣樹脂，粘度可增加30－60％，觸變性會更大。膠衣樹脂剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系見圖 2。從圖2可見，不加二氧化硅的膠衣樹脂的剪切應(yīng)力與剪切速率呈一次函數(shù)關(guān)系，加了二氧化硅后膠衣樹脂變?yōu)榧偎苄粤黧w。
3．2 膠衣樹脂澆鑄體的機(jī)械性能
按GB 2567－1995制備膠衣樹脂澆鑄體試驗樣條，測定了加乙二醇前后的拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、斷裂延伸率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度，實驗結(jié)果列于表3。

表3  膠衣樹脂力學(xué)性能測試結(jié)果

sio[sub]2[/sub]添加量/%	拉伸強(qiáng)度/MPa	拉伸彈性模量/MPa	斷裂延伸率/%	彎曲強(qiáng)度/MPa	彎曲模量/MPa	沖擊強(qiáng)度/kj·m[sup]-2[/sup]
空白	60.7	2148	12.2	77.2	2096	8.7
A200  2.5	69.2	3130	10.5	81.3	2320	12.2
A200  2.8	72.2	3517	12.6	96.4	2612	19.7
A380  2.5	64.4	2849	9.0	83.9	1759	9.8
N20  2.5	73.1	3157	12.8	85.8	2738	15.7

從表3可見，加氣相二氧化硅后，力學(xué)性能大大改善，尤其以添加量為2．5％的 N20和添加量為2.8％的 A200最顯著。與不加sio2相比較，拉伸強(qiáng)度可提高18．9％，拉伸彈性模量60％以上，彎曲強(qiáng)度及模量可提高 25％，沖擊強(qiáng)度提高125％。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于氣相二氧化硅的表面存在硅氧烷和羥基官能團(tuán)，在一定條件下能形成氫鍵。當(dāng)二氧化硅在不飽和聚酯中分散時，聚集體相互作用組成一種中間“鏈”結(jié)構(gòu)。最終，在樹脂靜止時足夠的相互作用形成期望的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故使添加納米sio2的樹脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大大提高，即表現(xiàn)在拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等性能的提高。

德國贏創(chuàng)德固賽（EVONIK-DEGUSSA ）、德國瓦克（WACKER） 、美國卡博特（CABOT） 、日本德山（TOKUYAMA）氣相二氧化硅和羅地亞沉淀法二氧化硅，以及各種有機(jī)硅等化工原料的代理及經(jīng)銷。

應(yīng)用領(lǐng)域：涂料、油漆、油墨、電池、墨粉、醫(yī)藥、食品、塑料、造紙、化妝品、硅橡膠、膠粘劑、密封膠、消泡劑、復(fù)合材料、電纜凝膠、電纜絕緣膠、膠體蓄電池、陶瓷色釉料、工業(yè)潤滑油品、合成潤滑油脂、不飽和聚酯樹脂、層狀樹脂和膠衣、植物保護(hù)等各個領(lǐng)域。

特點：液體系統(tǒng)、粘合劑、聚合物等的流變性與觸變性控制。用作防沉、增稠、防流掛的助劑。HCR與RTV-2K硅酮橡膠的補(bǔ)強(qiáng)?？捎脕碚{(diào)節(jié)自由流動和作為抗結(jié)塊劑來改善粉末性質(zhì)。等等

一、氣相法二氧化硅

贏創(chuàng)德固賽(DEGUSSA)

親水性：A150、A200、A200HV、A200V、A300、A380

疏水性：R104、R106、R202、R972、R974、R805、R812、R812S、R8200

日本德山(TOKUYAMA)

親水性：QS-102、QS-20LS、QS-30、QS-40  

疏水性：DM-10

德國瓦克(WACKER)

親水性：V15、N20、T40

疏水性：H15、H18、H20

美國卡博特(CABOT)

親水性：LM-150、M-5  

疏水性：TS-530、TS-610、TS-720

韓國東洋制鐵朱式會社 親水性：K150 K200

二、沉淀法二氧化硅：HL20、HL30、LP、928、Z142

SIPERNAT系列：

親水性：22、22LS、22S、35、50、50S、67、101M、120、160、160PQ、200、303、304N、306、310、312AM、312BM、320、320DS、322、325C、350、360、383DS、500LS、514、570、609、612、700、1120、2200、BG-2、FPS-5

疏水性：D10、D11、D13、D17

三、氣相法三氧化二鋁：Alu C、C805

四、氣相法二氧化鈦：P25、NKT90、T805、PF2

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lz的膠衣光澤度好不？和噴漆相比怎么樣？