GF-MV10弹性体增韧剂是一种低分子量液体聚合物,与不饱和树脂液呈良好的兼容性,当以合理的比例与不饱和聚树脂液混合、固化成树脂固化体后,固化体中的不饱和树脂将呈现出连续相,而GF-MV10弹性体呈离散态、细小颗粒质弹性体相,双相组织使树脂固化体的韧性获得大幅提高,但不削弱其它机械性能。
聚酯和乙烯酯类的不饱和热固性树脂,在与例如玻纤类的增强材料组合后,经固化将获得良好的机械性能。这使得玻纤增强塑料(GRP)在各个领域受到广泛接受和使用,例如船艇、管道、箱罐、汽车零件、电脑面板和组合房等。
但是,不饱和树脂固化体在中等或高应力下呈脆性失效性质,限定了在很多应用场合下使用。不饱和聚酯树脂成分包含有乙烯型单体,例如苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、溴代苯乙烯、α甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、己二烯酞酸脂、亚甲基二丙烯酰胺、1-6-己二醇延胡素酸脂、氰脲酸三烯丙酯等。其中,普通不饱和聚酯树脂最常用的是苯乙烯,但在树脂固化或交联后,所形成的树脂网络中呈现出刚性聚苯乙烯链段,这是导致树脂脆性诱因之一。
对于聚酯树脂产品脆性失效而言,尤为重要的是切口敏感性,即失效往往归因于树脂固化体存在的小裂纹、材料杂质、带有尖锐棱角的填料、表面斑痕等而引发的裂纹传播。不饱和聚酯的脆性失效是树脂制品的致命缺陷之一,它不仅影响树脂制品的质量稳定性和使用寿命,而且限制了树脂制品的应用。因此,在不饱和聚酯树脂的实际应用中,一般都要采取对不饱和树脂的增韧措施,来克服不饱和树脂自身存在的固有缺陷。
树脂增韧防裂的最常用方法是“外加第二组分增韧改性法”,即简易通过增韧剂与树脂共混方法来实现树脂的增韧,通过外加第二组分产生出双相微观结构。
我们在实验中发现,按常规采用液体橡胶类聚合物对不饱和聚酯树脂增韧,液体橡胶类聚合物仅呈弱溶解性,如果橡胶浓度约超过3wt%,则会在树脂固化之前趋于分离,构成粗大橡胶球或富集于表面,无助于固化树脂的增韧;如果采用高溶解性橡胶,则在固化后步呈现颗粒状弹性相,增韧效果极其有限,并削弱了树脂的其它机械性能(例如模量和热变性温度都明显下降)。
但当在不饱和聚酯树脂中加入GF-MV10弹性增韧剂后,增韧效果取得明显改善。尽管没有任何理论对其解释,但可以预测,与液体橡胶类聚合物相比较,由于GF-MV10弹性增韧剂与不饱和聚酯树脂液体呈现出良好的兼容性,使混合液可达到25wt%的GF-MV10弹性增韧剂;而在树脂固化期间,固化树脂呈现出与GF-MV10弹性增韧剂的相斥性,使GF-MV10增韧弹性体在固化树脂相中呈分散颗粒相(颗粒相尺寸范围1-30µm),而弹性体与树脂固化体之间可能发生的某些嫁接或交联反应程度处于可控制在有限范围(可接受或可忽略不计的程度)。
诸多实验结果表明,GF-MV10弹性体增韧剂是各类型不饱和类树脂的高效增韧剂,不饱和类树脂包括不饱和聚酯树脂(液体树脂或结晶质树脂)、乙烯基酯树脂等。GF-MV10弹性体增韧剂在不饱和聚酯的优选添加数量范围达树脂与增韧剂总量的5-20wt%,可基本满足各种树脂制品的增韧要求。
GF-MV10弹性体增韧剂进行增韧改性的总结如下:
1、GF-MV10弹性体增韧剂对烯属不饱和树脂具有良好的兼容性,混合分散性优异,混合后不出现不良的集聚或分层;
2、GF-MV10弹性体增韧剂对不饱和树脂的增韧效果良好,例如在某不饱和聚酯树脂(苯乙烯含量35%)中,混合GF-MV10弹性体增韧剂,构成混合料基础上的2-10质量组分的GF-MV10弹性体增韧剂;随后将混合料浇注成各种浓度GF-MV10弹性体增韧剂的树脂固化样品,进行代缺口双扭矩测试断裂能,结果表明,随着混合料中GF-MV10弹性体增韧剂浓度提高,断裂能按线性关系提高200-850%,而挠曲模量仅下降8.6-24.5%,热变性温度仅降低5%。总体评价来看,GF-MV10弹性体增韧剂尽管导致固化树脂的某些性能稍微衰退,但对固化树脂的增韧改性效果明显,综合机械性能指标符合树脂制品的改性要求,是一种高效的增韧剂。GF-MV10弹性体增韧剂对不饱和树脂各项机械性能的影响趋势参见下表:
| GF-MV10弹性体增韧剂对不饱和聚酯树脂机械性能 可能造成的影响趋势 |
极限抗张强度 | ↑ |
扯断延长率 | ↑ |
第一失效应变(%)按发声确定 | ↑ |
应力/应变曲线直线段比例极限(%) | ↑ |
初始拉伸模量 | ↓ |
挠曲强度 | ↓ |
挠曲模量 | ↓ |
夏式无缺口冲击值 | ↑ |
有缺口冲击 | ↑ |
冲击强度 | ↑ |
3、GF-MV10弹性体增韧剂可用于广泛的不饱和聚酯树脂制品或工艺,例如填充型树脂成分、涂料成分、片状模塑料(SMC)和块状模塑料(BMC)成分等,例如手糊、喷涂、冷或热压成型、纤维缠绕或挤出工艺。
4、GF-MV10弹性体增韧剂与树脂中加入的各种其它液体或固体、有机或无机性质的添加剂、填料或成分,大多数呈非活性、惰性或兼容性。
5、GF-MV10弹性体增韧剂具有良好的存放性,可以在常温环境条件下存放不变质或分离(分层)。
6、GF-MV10弹性体增韧剂的粘滞度适中,基本不影响树脂体系的粘滞度,适度加热至35±5℃下可获得更好的效果。
7、GF-MV10弹性体增韧剂不含毒性、挥发性物质,使用安全。
8、GF-MV10弹性体增韧剂对树脂固化施工工艺无影响,即对树脂固化的凝胶时间、固化时间、发热峰值等关键工艺基本无影响。只是在凝胶初期树脂凝胶体呈现弹性期(即树脂凝胶体整体呈弹性),而随着冷却和时间延长,树脂固化体整体弹性消失,逐渐变硬,这一短暂的弹性过渡现象有利于降低了树脂固化体因凝胶、固化收缩而产生的热裂纹。
9、GF-MV10弹性体增韧剂的增韧重复性良好,在树脂制品生产中使用稳定。
10、GF-MV10弹性体增韧剂操作简单,只需与树脂简单混合,不添加任意附带步骤。
尽管从增韧技术和产品来看,已有各种解决措施和原料,但综合考虑成本、操作性、毒性、实用性、存放性、工艺性等诸多因素,GF-MV10弹性体增韧剂无疑体现出优异的高性价比,是不饱和树脂增韧改性的明智选择。
GF-MV10弹性体增韧剂是苏州市光福合成材料厂新研发产品,我厂将一如既往的坚持技术发展理念,希望与业界人士建立良好的、互助式的沟通和交流,为有机聚合物行业的进步贡献更多更大的力量。