一、阻燃性及高耐热性固化剂
提高环氧树脂的阻燃性能可通过物理混入阻燃添加剂的方法实现,但在使用中添加剂易流失且工艺复杂;而通过化学键将阻燃物质接人聚合物骨架结构的方法,不仅实现阻燃基团对树脂的永久结合,并对其物理及机械性能影响不大。与传统的含溴阻燃剂相比,有机磷化合物在显示出高效阻燃性能的同时,产生的有毒物质少。
Shieh等人]利用邻苯基苯酚和磷酰氯反应制得含磷化合物ODC,并用ODC与线型酚醛树脂(PN)合成了新型的含磷阻燃固化剂OD-PN。用该固化剂固化的环氧树脂,由于其内部含有ODC的规整结构和含磷侧基,比无环含磷固化剂或含溴固化剂固化的环氧树脂具有更高的阻燃性能、更高的玻璃化温度及热稳定性。由此固化剂固化的甲酚甲醛环氧树脂(CNE),磷含量为1.21%时即可达到UL94-VO标准(若用含溴固化剂,溴含量则须达到6%),且没有毒烟放出;磷含量为1.72%时,Tg为178℃,在空气中401℃时仅有10%失重,其LOI值(能支持某物质燃烧的氧氮混合气中氧气的最小百分比)可达35。
张多太研制成功的F系列环氧树脂固化剂为改性酚醛树脂,部分已商品化。该固化剂可使通用环氧树脂耐300~400℃高温,具有洁净安全的高阻燃性能和突出的耐烧蚀性能,在高温下其固化物即使分解,残碳层仍具有原材料的部分性能。F固化剂自身无污染,可以长期贮存,施工简便,既可以粉末使用,又能以溶液使用;既可高温固化,也可中温固化,同时具有自生色功能,是一种多用途的高效固化剂。
F系列固化剂F-52B与F-52A分别固化E-51环氧树脂和多官能环氧树脂AEG-90的热重分析(Tg)曲线和微分热重曲线(DTG)显示:固化后的E-51环氧树脂的分解温度为380℃左右,最大失重速率出现在405℃,467℃后又开始缓慢失重,800℃时的质量保持率仍为38.17%;固化后的多官能环氧树脂AFG-90的分解温度比E-51环氧树脂低,但其在800℃以上的质量保持率可达50%以上。而一般耐热良好的酚醛树脂在600~700℃时,质量保持率已趋近于零。
二、韧性固化剂
一般环氧树脂固化后脆性较大,交联度高的网状刚性结构的环氧树脂在低温下其胎陛更为突出。非活性增韧剂随着时间延长及光、热作用,将慢慢挥发而使树脂老化变脆;活性增韧剂一般分子较大,与树脂基体反应会改变其部分性能,因此合成韧性固化剂具有一定的意义。
李清秀等人采用酸酐与一系列不同相对分子质量的柔性链齐聚物反应,成功合成了韧性固化剂。测试表明:该固化剂与环氧树脂有较好的相容性,固化反应后能以化学键连接在环氧树脂网络之中;在相同的固化剂用量比率下,当固化剂中柔性分子相对质量达一定值时,环氧树脂的机械性能将产生协同效应,即在降低Tg的同时,耐冲击韧度、抗拉强度与抗弯强度同时呈现峰值。
经固化剂改性的环氧树脂的冲击韧度比未改性时提高许多,当固化剂含量小于40%时,冲击韧度随固化剂含量的增加而增加;当固化剂含量大于40%时,冲击韧度基本不变。说明该固化剂的含量只须达到一定值,就能有效地改善环氧树脂的脆性。拉伸强度随固化剂含量的增加而逐渐下降,在固化剂含量达50%以后,拉伸强度显著下降。这是由于随着柔性链的增多,环氧树脂的交联密度在一定程度上有所降低。
(资料来源:中国环氧树脂专家库,编辑:习树)
提高环氧树脂的阻燃性能可通过物理混入阻燃添加剂的方法实现,但在使用中添加剂易流失且工艺复杂;而通过化学键将阻燃物质接人聚合物骨架结构的方法,不仅实现阻燃基团对树脂的永久结合,并对其物理及机械性能影响不大。与传统的含溴阻燃剂相比,有机磷化合物在显示出高效阻燃性能的同时,产生的有毒物质少。
Shieh等人]利用邻苯基苯酚和磷酰氯反应制得含磷化合物ODC,并用ODC与线型酚醛树脂(PN)合成了新型的含磷阻燃固化剂OD-PN。用该固化剂固化的环氧树脂,由于其内部含有ODC的规整结构和含磷侧基,比无环含磷固化剂或含溴固化剂固化的环氧树脂具有更高的阻燃性能、更高的玻璃化温度及热稳定性。由此固化剂固化的甲酚甲醛环氧树脂(CNE),磷含量为1.21%时即可达到UL94-VO标准(若用含溴固化剂,溴含量则须达到6%),且没有毒烟放出;磷含量为1.72%时,Tg为178℃,在空气中401℃时仅有10%失重,其LOI值(能支持某物质燃烧的氧氮混合气中氧气的最小百分比)可达35。
张多太研制成功的F系列环氧树脂固化剂为改性酚醛树脂,部分已商品化。该固化剂可使通用环氧树脂耐300~400℃高温,具有洁净安全的高阻燃性能和突出的耐烧蚀性能,在高温下其固化物即使分解,残碳层仍具有原材料的部分性能。F固化剂自身无污染,可以长期贮存,施工简便,既可以粉末使用,又能以溶液使用;既可高温固化,也可中温固化,同时具有自生色功能,是一种多用途的高效固化剂。
F系列固化剂F-52B与F-52A分别固化E-51环氧树脂和多官能环氧树脂AEG-90的热重分析(Tg)曲线和微分热重曲线(DTG)显示:固化后的E-51环氧树脂的分解温度为380℃左右,最大失重速率出现在405℃,467℃后又开始缓慢失重,800℃时的质量保持率仍为38.17%;固化后的多官能环氧树脂AFG-90的分解温度比E-51环氧树脂低,但其在800℃以上的质量保持率可达50%以上。而一般耐热良好的酚醛树脂在600~700℃时,质量保持率已趋近于零。
二、韧性固化剂
一般环氧树脂固化后脆性较大,交联度高的网状刚性结构的环氧树脂在低温下其胎陛更为突出。非活性增韧剂随着时间延长及光、热作用,将慢慢挥发而使树脂老化变脆;活性增韧剂一般分子较大,与树脂基体反应会改变其部分性能,因此合成韧性固化剂具有一定的意义。
李清秀等人采用酸酐与一系列不同相对分子质量的柔性链齐聚物反应,成功合成了韧性固化剂。测试表明:该固化剂与环氧树脂有较好的相容性,固化反应后能以化学键连接在环氧树脂网络之中;在相同的固化剂用量比率下,当固化剂中柔性分子相对质量达一定值时,环氧树脂的机械性能将产生协同效应,即在降低Tg的同时,耐冲击韧度、抗拉强度与抗弯强度同时呈现峰值。
经固化剂改性的环氧树脂的冲击韧度比未改性时提高许多,当固化剂含量小于40%时,冲击韧度随固化剂含量的增加而增加;当固化剂含量大于40%时,冲击韧度基本不变。说明该固化剂的含量只须达到一定值,就能有效地改善环氧树脂的脆性。拉伸强度随固化剂含量的增加而逐渐下降,在固化剂含量达50%以后,拉伸强度显著下降。这是由于随着柔性链的增多,环氧树脂的交联密度在一定程度上有所降低。
(资料来源:中国环氧树脂专家库,编辑:习树)
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