行业杂志
双酚A/双酚F环氧树脂体系的初步研究
发布时间: 2009-06-15

(作者:1.湖北大学化工厂  胡高平  430062;2.湖北大学化材学院  肖卫东  430062)

摘要:通过对双酚A、双酚F、以及双酚A/双酚F体系中选用同一种固化剂低分子量聚酰胺树脂650#所得固化物的抗剪强度及抗压强度的研究,对比所得性能的差异,优先搭配,得到优良强度的固化物体系。
    关键词:双酚A双酚F固化剂抗剪强度抗压强度

    l、前言
    凡是含有环氧基的化合物,统称为环氧化合物。环氧树脂是指在环氧化合物的分子结构中含有两个或两个以上环氧基的一类高聚物的总称。由于环氧基的化学活性可用多种含有活泼氢的化合物使其开环、固化交联生成网状结构,因而将它归入热固性树脂范畴。
    环氧树脂的用途主要是在涂料、电绝缘材料、玻璃钢、粘胶剂及土木建筑等方面,其中涂料占40%以上,主要应用在防腐用漆、船舶和汽车用漆等方面;在耐腐蚀玻璃钢方面,由于不饱和聚酯的发展,目前国外环氧树脂的用量比例已减少,但是国内由于不饱和聚酯的发展较晚,环氧树脂仍是耐腐蚀玻璃钢的主要树脂品种之一,广泛用于贮槽、管道、塔器、风机、烟囱及建筑物防腐等方面。当前,由于半导体包封材料和印刷线路基板材料的迅速发展,环氧树脂在电器元件方面的应用有了较大的发展。环氧树脂化学结构的特点是大分子链上含有环氧基,由于生成环氧基的方法不同,所用原料不同,生产的环氧树脂种类也不同。可按对树脂强度、耐腐蚀性和电性能的不同要求进行选用。其中最主要的是双酚A型环氧树脂,约占总重量的90%,耐腐蚀用的环氧树脂主要也是这一类树脂。
    随着反应条件的不同,可以得到n=0~20的不同分子量的树脂。n值从零到接近1的低分子量产物是液态的,通常用于制作玻璃钢;当n等于l或大于l时,则树脂是一种脆性的热塑性固体,一般用作涂料。防腐中常用的树脂是双酚A型环氧树脂,其牌号、规格见表1。
                              表1 常用的是双酚A型环氧树脂 

牌号

外观

平均分子量

软化点,℃

环氧值

主要用途

低分子量

618

E-5

黄至琥珀色高粘度液体

350~400

-

0.48~0.54

玻璃钢、胶泥、粘结剂(常用E-44、E-42)

6101

E-44

350~450

12~20

0.41~0.47

634

E-42

450~600

21~27

0.38~0.45

637

E-35

550~700

20~35

0.30~0.40

高分子量

601

E-20

黄至琥珀色固体

850~1050

-76

0.18~0.22

涂料、绝缘漆等

603

E-14

1000~1350

78~85

0.10~0.18

604

E-12

1400

85~95

0.09~0.14

607

E-06

2900

110~135

0.04~0.07

609

E-03

3800

135~155

0.02~0.045

    双酚F环氧树脂由双酚F与ECH反应制得,相当于在结构上n=0的线形酚醛树脂。化学结构上与BA树脂十分相似,但其特点是粘度非常低。低分子量的BA树脂粘度约13Pa·s,而BF树脂粘度约为3Pa·s。低粘度起因于它的化学结构,由于双酚F的亚甲基比双酚A的亚丙基易于旋转,故所得的在粘度较低。典型的双酚F环氧树脂性能指标如下:
                           表2 常用的树脂是双酚F型环氧树脂 

公司 

型号

环氧当量

粘度(25℃)mPa·s

Ciba-geigy

CY-281

158-172

5000-7000

Dow 

DER-354

158-175

3000-5500

日本

BF

165-180

3000-4000

    2 实验部分
    2.1 原材料及用品
                                 表3 远材料及厂家 

名称

型号

厂家

环氧树脂

CYD-128

岳阳树脂厂

环氧树脂

BF

日本产

聚酰胺树脂

650

湖北大学化工厂

偶联剂

KH-550

武汉大学化工厂

硅微粉

600目

湖州硅微粉厂

轻质CaCO3

/

湖北产

    另外,需要天平、排比刷、A3铁片、果冻盒等。
    2.2 剪切样制备
    先将CYD-128与BF按一定比例混合,待用。室温下,按配比混合均匀,然后用排比刷涂胶于A3铁片(各10组),先25℃固化一天,然后在80℃固化3小时,待测。
    2.3 抗压样制备
    配方与抗剪样相同,在25℃下用一次性塑料杯按以上比例调匀,浇铸成圆柱形,底面半径Ф=10mm,样高h=20mm,各浇铸10个样,先25℃固化一天,然后在80℃固化3小时,待测。
                                  表4 配方设计表 

项目

配方1

配方2

配方3

配方4

配方5

CYD-128

100

80

50

20

/

BF

/

20

50

80

100

聚酰胺650

100

100

100

100

100

混合填料

60

60

60

60

60

KH-550

1

1

1

1

1

    2.4 性能测试
    力学性能检测主要考察剪切与抗压性能,剪切强度和抗压强度测试仪均按HG2-151-65、GB1041-70,采用10吨液压万能试验机(型号WE-10,天水红山试验机厂)进行检测。

    3、结果与讨论
    3.1 实验记录
                          表5 抗剪与抗压强度记录(单位:MPa) 

抗剪强度

抗压强度

配方1

18.4

68

配方2 

12.4

49

配方3

16.1

70

配方4

10.8

52

配方5

11.8

35

    由表5及上面的作图可以看出:
    (1)杀酚A、双酚F体系所得固化物的强度有较大差异,且纯双酚A固化物的强度较大,原因可能由于双酚F的交联密度比双酚A的低,与固化剂的固化程度较小;
    (2)固化物体系中随着双酚F量的增加,强度并不是出现递减的现象,在适宜的配比,如1/1的情况下,出现了双酚A/双酚F混合体系中最高强度;
    (3)从抗煎与抗压的情况来看,抗剪强度高的抗压强度相应也会高一些,但也并不是绝对的。
综上所述,在双酚A/双酚F体系要得到较强度的固化物,选择质量比1/1的体系效果较好。但如何使混合体系的综合性能最佳还需要进一步研究,在此仅就实验的实际数据展示出来供同行参考。

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