高效增韌不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂

    在BMC、SMC產品以及其它纖維增強樹脂基復合材料領域,材料性能的制約因素往往并不在于纖維(碳纖維與玻璃纖維)或其它填充材料,而是作為基體的樹脂本身出現開裂或破碎。
    在BMC、SMC產品以及其它纖維增強樹脂基復合材料領域,材料性能的制約因素往往并不在于纖維(碳纖維與玻璃纖維)或其它填充材料,而是作為基體的樹脂本身出現開裂或破碎。先對樹脂進行有效增韌,使其具有和其它原料相匹配的性能是一個不容忽視的問題。
    在眾多的增韌手段中,采用端基反應性液體丁腈橡膠增韌具有其它(如聚氨酯)增韌手段無法替代的優勢,增韌效果也為國際業界所公認,尤其是優異的斷裂韌性(抗沖擊強度)以及耐疲勞性方面;除增韌效果顯著外,丁腈橡膠的其它優良性能如耐水、耐油、耐溶劑、耐酸堿、耐熱等特性對于復合材料也同樣重要。
    良好的增韌效果要建立在與樹脂產品反應的基礎上,而且好與樹脂的固化條件匹配,在固化過程中高效而輕松自然的完成增韌。長期以來,我國的復合材料企業正是因為不掌握端基反應性液體丁腈橡膠在不飽和樹脂上的使用技術,導致一些高端復材產品要么直接進口,要么就進口樹脂(極少部分企業則選擇了進口同類增韌劑)。
    為了與不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂的固化條件相匹配,普通橡膠類增韌劑需要做合理的改性,使其帶上不飽和的端基;如果橡膠不能和樹脂反應或者反應不完全,不但增韌效果不理想,還將造成固化物的玻璃化轉變溫度嚴重下降。一種優秀的增韌劑除先能良好分散到樹脂中外,還需要具備這些兩個特點:是與樹脂實現高效連接,要求增韌劑盡可能多的擁有能發揮增韌功能的活性基團。第二是彈性體分布均勻,增韌時反應充分,增韌后帶來的負面影響盡可能小。從端羧基反應性液體丁腈橡膠(CTBN)出發的一些用于不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂增韌的產品,正是在這兩點上顯示了差異。
    使橡膠成為帶有不飽和端基的彈性體,通用的思路是先實現端基的環氧化,常規手段是通過CTBN與普通環氧樹脂(E-51)單獨反應來實現,也就是業界提到的“預聚”。預聚中產物隨著橡膠含量的升高粘度急劇上升,原因在于彈性體(CTBN)與EP-828交替連接,形成了EP-CTBN-EP……-CTBN-EP鏈性高分子嵌段預聚物。盡管如此,獲得高橡膠含量的預聚物依然很有意義,因為如果不能從100%的端環氧橡膠去展開改性,其改性結果會嚴重不一致,也將因為產物橡膠含量很低而成本高昂。有鑒于此,國際上有企業使用低粘度(常溫下粘度為135000厘泊)CTBN與EP-828預聚,先獲得了80%橡膠含量的預聚物(ETBN),雖然此預聚產物在50℃下粘度依然高達900000厘泊(常溫下無法得到),但通過苯乙烯稀釋,可以得到確定改性方向(不飽和基團封端)而且橡膠含量達到40%的商業化產品。通過粘度數據可以判斷這種產物中橡膠的互聯程度是非常高的,這也會導致其終產物中行使真正增韌作用的不飽和端基數量嚴重下降。
    在BMC、SMC產品以及其它纖維增強樹脂基復合材料領域,材料性能的制約因素往往并不在于纖維(碳纖維與玻璃纖維)或其它填充材料,而是作為基體的樹脂本身出現開裂或破碎。