棘云飞,李永强

(浙江嘉化集团股份有限公司,浙江嘉兴314021)

摘要:采用端羟基聚醚改性酸酐固化剂增韧环氧树脂APG(自动压力凝胶)体系,按国家标准采用压力凝胶 工艺制备环氧树脂固化体系标准小样。研究了PEG-400含量对APG体系性能的影响。结果表明,随着PEG- 400含量的增加,小样的韧性及综合性能也随之增大,当PEG-400的加入量为10%时,样条的冲击强度及综合 性能为最佳。

关键词:端羟基聚醚改性酸酐固化剂;APG体系;应用;冲击强度

中图分类号:TQ323·5　文献标识码:A　文章编号:1002-7432(2007)05-0024-03

0　引　言

APG技术即环氧树脂自动压力凝胶成型技术 (TheAutomaticPressureGelation),主要应用于生 产环氧树脂中高压电工、电子等绝缘制品。近年来 随着我国电子、电气等制造业的飞速发展,APG 技术在其制造业应用日益广泛。环氧树脂固化体系 具有收缩率小、化学稳定性强、物理力学和电气绝 缘性能较好的特点。广大客户对产品的综合性能提 出更高的要求,这对APG应用技术是新的挑战, 不断改善APG体系配方、固化工艺显得尤为重要。 本文用低粘度、环保型的端羟基聚醚改性酸酐固化 剂,改善环氧树脂固化物的韧性、抗开裂性及双酚 A型环氧树脂的适用期、混合体系粘度;高温时凝 胶效应和固化速率等性能,以满足APG工艺和操 作的要求,从而让客户又多了一种选择。

1　实验部分

1·1　原材料

JH-925A环氧树脂、JH-925B固化剂,浙江 嘉兴富安化工有限公司;甲基四氢邻苯二甲酸酐 (MeTHPA),嘉兴市福来特化工有限公司;偶联化 硅微粉400目,湖州久立华飞硅微粉有限公司;端 羟基聚醚(PEG-400),嘉兴市同兴特种橡胶制品 厂;促进剂,咪唑,上海润捷化学试剂有限公司。

1·2　改性酸酐固化剂的制备

在四口烧瓶中,置入已经准确计量的JH- 925B固化剂、PEG-400(其质量分数为树脂的 0%、5%、10%、15%、20%,浇注样性能见表1)、 甲基四氢邻苯二甲酸酐,在氮气的氛围中加热至 110~130℃,减压、保温1~1·5h,冷却至室温加入促进剂,并在该温度下恒温30~60min。即 制得端羟基聚醚改性酸酐固化剂。

1·3　填料浇注试样的制备

用JH-925A环氧树脂、JH-925B固化剂、聚 醚改性酸酐固化剂和制备填料浇注试样,配方如下: JH-925A环氧树脂100份,JH-925B固化剂 50份,聚醚改性酸酐固化剂50份,偶联化硅微粉 400目350份。按配方准确称量、加入上述各组分, 30~40℃下搅拌均匀后,置入真空系统在-0·1 MPa状态下脱泡20~30min,浇注于清洁、预热好 的模具内,浇注好的模具在-0·1MPa真空系统脱 泡15~20min,进行少许的补浇后,置入正在加热 的烘箱中,按APG工艺(140℃/10~30min+130 ℃/10~16h)进行固化、脱模、后固化、冷却。最后 置入干燥器内放置24~48h,测试其性能。

1·4　性能测试

1·4·1　测量仪器

LJ-20型拉力试验机;XCL-40型冲击试验 机;NDJ-1型旋转粘度计;EH-B凝胶时间测定 仪;DSC200PC(示差扫描量热仪);KSZ-3数字 式自动击穿装置;QBC-1B型品质因数测量仪。

1·4·2　性能测试及依据标准

拉伸强度:按GB/T2568—1995进行,样条 尺寸4mm×10mm×120mm(哑铃状试样);

弯曲强度:按GB/T2570—1995进行,样条 尺寸10mm×15mm×120mm;

冲击强度:按GB/T2571—1995进行,样条 尺寸10mm×15mm×120mm,无缺口;

电气强度:按GB/T1408—2006进行,样条 尺寸Φ100mm×2mm(圆片状试样);

介电常数和介质损耗角正切:按GB1409—2006 进行,样条尺寸:Φ50mm×2mm(圆片状试样)。

玻璃化转变温度:采用差热分析法(DSC)测 定,在氮气的氛围中,以10℃/min的升温速率。

1·4·3　混合体系的粘度化曲线

在恒温40℃采用NDJ-1型旋转粘度计测定 不同时间的粘度数值,绘制出粘度随时间的变化曲 线如图1。

从图1看出,环氧树脂与PEG-400改性酸酐 固化剂的混合体系,在40℃时有较长的使用时间, 完全满足APG工艺(在8~10h内体系粘度小于10 Pa·s)所要求混合料的适用期。同时在PEG-400 改性酸酐固化剂中加入适量的促进剂,可以在高温 下快速凝胶、固化、脱模,这一点满足APG体系 模具使用周期短,大大提高生产效率。

2　结果与探讨

2·1　PEG-400改性的原理

PEG-400中的活性官能团与固化剂的酸酐基 团在一定的条件下发生缩合反应,生成含有二酯链 结构的嵌段共聚物。更为重要的是,聚醚自身的结 构中存在羟基醚链、二醇链,在环氧树脂固化体系 中提高3者的含量,从而增加树脂固化体系的低温 下的β松弛。同时又由于羟基醚链、二醇链的存 在,增加了新的松弛(β/松弛)。β松弛、β/松弛的 增加和聚醚柔性链段的增加,很好地改善固化物的 韧性,提高抗开裂性能。

2·2　PEG-400的不同添加量对APG固化物体系 性能的影响(数据测试根据1·3配方)

表1是PEG-400的不同添加量对APG固化 物体系性能的测试数据。从表1的数据中可以看 出,拉伸强度、弯曲强度随着PEG-400添加量的 增加而增大,当PEG-400添加量大于10%后, 而有所下降。玻璃化转变温度随着PEG-400添加 量的增加而降低,这也说明APG固化物体系热性 能随着PEG-400添加量的增加而降低。冲击强度 在整个过程一直是增加的。电性能基本不变。考虑 固化体系的综合性能以及客户的要求,10%的 PEG-400加入量为最佳。

2·3　PEG-400和其他增韧剂对APG固化物体系 性能的影响

PEG-400和其他增韧剂对APG固化物体系 性能的影响如表2所示。

表2是不同增韧剂(添加量相同)对APG固化物 体系性能的测试数据。从表2的数据中可以看出, PEG-400的增韧效果使其APG固化物体系的综合性 能优于其他的增韧剂的改性酸酐固化剂的使用效果。

3　结　语

PEG-400和酸酐固化剂反应形成了带二酯结 构的嵌段共聚物,增加了固化体低温下的β松弛, 改善了固化体的韧性;聚醚柔性链段通过共聚物结 合该固化体的交联结构中,同时又由于羟基醚链、 二醇链结构的存在,其二者在固化物体系含量的增 加极大地增加了固化体的β/松弛,在很大程度上改 善了环氧固化体的韧性。

参考文献:

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