树脂防水材料

树脂防水材料（精选12篇）

树脂防水材料 篇1

随着我国社会的不断进步和经济的不断发展, 我国的桥梁事业迎来了告诉发展时期, 大量的桥梁建设不仅仅带动了国家经济的发展, 也极大推动了交通行业的发展, 给人们的日常工作生活带来了极大的便利。这一成就的取得离不开桥梁技术的不断发展, 各种新型材料、新技术的大量应用, 使得桥梁的质量和性能不断提升。

1桥面防水材料概述

桥面防水是桥梁建设的重要环节, 对桥梁的寿命有着重要影响。我国对桥梁防水的重视程度与日俱增, 对于新型防水材料的研究和应用投入大量的人力、物力。防水材料中最常见的有SBR改性橡胶沥青材料和环氧树脂沥青防水材料。SBR改性橡胶沥青材料是较早使用的一种热熔型桥面防水材料, 凭借着优良的防水性能被广泛应用到各种大大小小的桥梁工程中;环氧沥青桥面防水材料是伴随着桥梁科技的发展新生的一种防水材料, 由于其自身有着比以往防水材料更加优秀的性能, 而受到了广泛好评。

2桥面防水材料性能要求

桥面防水这一概念刚刚流行时所采用的防水材料比较随意, 大都采用和屋面防水的专用材料, 而没有专门的、高性能的桥面防水材料。一般来说, 桥梁的建设环境要比房屋恶劣的多, 所受的物理力学环境更加严苛, 因此, 防水材料除了要具备屋面防水材料的一般性能, 如不透水、耐极端温度、防腐蚀、防老化等, 还应该具有粘结力强、抗拉抗压能力强、伸缩性强等特点。

2.1物理力学性能

2.1.1不透水性

桥面防水材料必须具备良好的不透水性, 这主要是因为铺装层底部比较容易聚集下渗水, 导致铺装层和桥面被破坏, 在此类的薄弱地方, 一定要更加注意防水层的不透水性。在进行材料选择时, 一定要进行严格的检测, 选择不透水性良好的材料, 防止出现因为材料选择不当, 而导致桥梁桥面防水出现问题, 影响桥梁寿命。

2.1.2粘结性强

防水材料要具有十分好的粘结性, 并且能够经受住温度剧烈、大跨度的变化, 不至于在极端天气下产生粘结力下降, 导致防水层防水功能下降, 影响桥梁的使用寿命。同时具有良好的抗剪切性能, 能够抵抗水平汽车荷载作用, 不会形成铺装层和桥面间的脱离现象。

2.1.3耐老化性能

防水材料主要由有机成分组成, 因此老化现象严重, 尤其是在自然条件恶劣的环境中, 老化现象会更加迅速。一旦材料老化过度, 就会使得防水材料产生一系列质量问题, 导致防水层遭到破坏。因此防水材料一定要具有很好抗老化性能。

2.2抗损伤性能

2.2.1抗破坏性能

防水层材料要具有一定的抗破坏性能。在具体是施工过程中, 防水层经常要受到压路机、摊铺机等大型车辆的碾压, 这要求防水材料要有一定的强度, 在后续的施工过程中不被车辆机械破坏, 保障整个工程能够顺利进行。

2.2.2抗腐蚀性

桥梁建成后会行驶各种各样的车辆, 难免会出现漏油等现象, 当汽油等有机溶剂与防水层接触后, 要确保防水层不能够别腐蚀。此外大桥上经常会行驶一些运输腐蚀性液体的车辆, 一旦发生泄漏, 会对防水层造成不小影响, 因此防水层的抗腐蚀性至关重要。

3材料性能实验

接下将对两种主要防水材料进行实验对比。

3.1防水材料拉伸实验

为比较环氧沥青防水材料与SBR改性橡胶沥青防水材料的性能, 分别测试2种材料平行试验的抗拉强度与断裂延伸率。考虑试件成型的因素, 环氧沥青材料拉伸试验温度23℃, SBR改性橡胶沥青材料的拉伸试验温度为5℃。实测试验结果表明环氧沥青的断裂延伸率与SBR改性橡胶沥青的断裂延伸率相关不大, 但两者的试验温度存在较大差异, 因此不能将两者进行简单的对比。但两者的极限抗拉强度相差很大, 环氧沥青的的抗拉强度较高, 而SBR改性橡胶沥青材料的抗拉强度不满足技术要求。

3.2防水材料抗剪切性能

对于桥面铺装层的粘结层材料剪切性能试验采用适当的装置。当对试件施加荷载P时, 试件剪切面上的剪切强度τ=P S, 其中S为试件受剪切截面积。将试件切割成一定尺寸, 测试所能施加的最大破坏荷载P, 从而计算出粘结层的剪切强度。

根据桥面铺装的实际使用条件, 车辆在桥面行驶时对粘结层所施加的水平剪切力, 最不利的情况是在高温环境条件下。因此, 本研究对环氧沥青粘结层进行了20℃和60℃的粘结层剪切强度试验。试验表明:环氧沥青、SBR改性橡胶沥青的抗剪切强度不论在何种环境温度下均有较好的表现, 满足技术要求。所有材料的抗剪切强度均随着温度的升高而降低。各种材料均存在一个最佳厚度, 经试验分析, 环氧沥青防水层厚度为1.0mm, SBR改性橡胶沥青防水层最佳厚度为1.5 mm。

3.3防水材料拉拔实验

研究结果表明在钢桥桥面铺装结构中, 桥面钢板或者混凝土调平层与沥青混凝土间的粘结强度对铺装体系的抗疲劳特性有较大的影响, 所以采用拉拔试验来评定桥面与沥青混凝土间的粘结状况。对于钢桥桥面, 正交异性钢桥面板喷砂除锈后采用环氧富锌漆进行防腐涂装, 再在其上铺筑沥青混凝土;对于水泥混凝土桥面铺装, 柔性防水材料既起到防水的作用, 又起到粘结层的作用, 将水泥混凝土和沥青铺装层间应力传递, 发挥承上启下作用。拉拔试验主要检验桥面板和铺装层间的粘结强度, 反映沥青混凝土铺装和桥面间的粘结能力。试验在3种温度条件下进行:低温 (0±2) ℃、常温 (23±2) ℃和高温 (60±2) ℃。试验结果表明各种防水材料随着温度的升高, 粘结强度迅速下降。对于我国大部分地区, 夏季高温桥面铺装层最高温度达到60~70℃, 高温下的粘结强度就显得尤为重要。环氧沥青防水材料的粘结力较强, 且粘结强度满足技术要求, 而改性橡胶沥青粘结料的粘结强度相对较差, 不能满足常温下大于2.75 MPa的技术要求。防水材料在高温下粘结强度衰减迅速, 仅为常温下的1 5左右。

结束语

桥面防水材料是确保桥梁防水功能正常发挥作用的基础, 对于桥梁正常发挥其功能有着重要意义, 一旦防水材料选择不当, 或者遭到破坏, 会直接影响到桥梁的使用性能和寿命。因此我们要加强对桥面防水材料的研究和应用, 尤其是环氧树脂材料。总结以往的防水经验, 创新发展出新的防水材料, 从而推动我国桥梁事业的发展。

摘要：桥面防水材料是保护桥梁不受雨水等侵害, 从而能够正常发挥作用的一种具有特殊性能的材料, 被广泛应用在当今的桥梁工程建设中, 对于桥梁工程的发展有着重要的意义。环氧树脂沥青不仅具有优秀的防水能力, 还具有较强的抗拉能力和抗剪能力, 是当下最受欢迎的防水材料之一, 本文将主要分析研究要环氧树脂沥青桥面防水材料的各种性能, 希望能够为以后的桥梁防水工程提供帮助, 供相关人员借鉴和参考。

关键词：桥梁防水,环氧树脂沥青,防水性能,分析研究

参考文献

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[4]裴建中.桥面防水材料选型研究[J].公路, 2006 (7) :66-70.

[5]王晓, 程刚, 黄卫.环氧沥青混凝土性能研究[J].东南大学学报, 2001, 31 (6) :21-25.

树脂防水材料 篇2

班级：材硕114 学号：030110604 姓名：周坚

摘要：本文简要回顾了高性能复合材料的发展历史。其中简要的介绍了复合材料的一个发展的历史，从古代开始一直介绍到近代。随后重点介绍了聚合物基复合材料。重点是对高性能树脂基的复合材料的基体进行了介绍，主要是环氧树脂基体、聚酰亚胺基体和双马来酰胺基体的复合材料进行了介绍。

关键词:高性能复合材料、环氧树脂基体、聚酰亚胺基体、双马来酰胺基体

1、前言

材料、能源、信息是现代科学技术的三大支柱。随着材料科学的发展，各种性能优良的新材料不断地的出现，并广泛的应用到各个领域。然而，科学急速的进步是对材料的性能也提出了更高的要求，如减轻重量、提高强度、降低成本等。这些都是需要在原有传统材料上进行改进。复合材料是现代科学技术发展涌现出的具有极大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不用的材料组合而成，通过各种工艺手段组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上期协同作用，得到单一材料所没有的优越的综合性能，它已成当代一种新型的工程材料[1]。

复合材料并不是人类发明的一种新材料，在自然界中，有许多天然复合材料，如竹、木、椰壳、甲壳、皮肤等。以竹为例，它是具有许多直径不同的管状纤维分散于基体中多形成的材料，纤维的直径与排列密度由表皮到内层是不同的，表皮纤维的直径小而排列紧密，以利于增加它的弯能力，但内层的纤维粗而排列疏可以改善它的韧性，所以这种复合结构很合理，打扫最优的强韧组合。

人类在6000万年前就知道用稻草和泥巴混合垒墙，这是早期人工制备的复

合材料，这种泥土混麦秸、稻草制土坯砌墙盖房子的方法目前在有些贫穷的农村仍然沿用着，但这种复合材料毕竟是最原始的和古老的，是传统的复合材料。现在建筑行业已发展到用钢丝或钢筋强化混凝土复合材料盖高楼大厦，用玻璃纤维增强水泥制造外墙体。新开发的聚合物混凝土材料克服了水泥混凝土所存在的脆性大、易开裂及耐腐蚀性差的缺点。5000年前，中东地区出现过用芦苇增强沥青造船。1942年玻璃纤维增强树脂基复合材料的出现，使造船业前进了一大步，现在造船业采用玻璃钢制造船体，尤其赛艇等变速艇等，不仅减轻了船艇的质量，而且可防止微生物的吸附。越王勾践是古老金属基复合材料的代表，它是金属包层复合材料制品，不仅光亮锋利，且韧性和耐腐蚀性优异。埋藏在潮湿环境中几千年，出土时依然寒光夺目、锋利无比。

随着新型增强体的不断出现和技术的不断进步，出现了新进复合材料，先

进复合材料是比原有通用复合材料具有更高性能的复合材料，包括各种高性能增

强剂和耐高温性好的热固性和热塑性树脂基体所构成的高性能复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料。先进复合材料的比强度高、比模量大、热膨胀系数小,而且它还有耐化学腐蚀、耐热冲击和耐烧蚀等特点,用它作为结构材料可以提高宇宙飞船、人造卫星和导弹等的有效载荷、增加航程或射程乃至改善这些装备本身的固有技术性能。21世纪我们面临的是复合材料迅猛发展和更广泛应用的时代。

2、聚合物基复合材料的发展历史

聚合物基复合材料是目前结构复合材料中发展最早、研究最多、应用最广、规模最大的一类。现代复合材料以1942年玻璃钢的出现为标志[2]，1946年出现玻璃纤维增强尼龙，以后相继出现其他的玻璃钢品种。然而，玻璃纤维的模量低，无法满足航空、宇航等领域对材料的要求，因而，人们挣努力寻找新的模量纤维。1964年，硼纤维研制成功，其模量达400GPa，强度达3.45GPa。硼纤维增强塑料（BFRP）立即被用于军用飞机的次承力构件，如F-14的水平稳定舵。垂尾等。但由于硼纤维价格价格昂贵、工艺性差，其应用规模受到限制，随着碳纤维的出现和发展，硼纤维的成产和使用逐渐减少，1965年，碳纤维在美国一诞生，就显示出强大的生命力。1966年，碳纤维的拉伸强度和模量还分别只有1100MPa和140GPa,其比强度和比模量还不如硼纤维和铍纤维。而到1970年，碳纤维的拉伸强度和模量就分别达到2.76GPa和345GPa。从而碳纤维增强纤维得到迅速发展和广泛的应用。碳纤维及其复合材料性能不断提高。

1972年，美国杜邦公司又研制了高强、高模的有机纤维-聚芳酰胺纤维 [3]（Kevlar），其强度和模量分别达到3.4GPa和130GPa,使PMC的发展和应用更为迅速。美国空军材料研究室（AFML）和国家航空航天局(NASA)的定义，以碳纤维、硼纤维、Kevlar纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等增强的聚合物复合材料为先进复合材料，比模量大于40GPa/(g/cm3),因而，从60年代中期到80年代初，是先进复合材料的日益成熟和发展阶段。作为结构材料，ACM在许多领域或得应用。同时，金属基复合材料也在这一时期发展起来，如硼纤维、碳化硅纤维增强的铝基、镁基复合材料。80年代后，聚合物基复合材料的工艺、理论逐渐完善。ACM在航空航天、船舶、汽车、建筑、文体用品等各个领域都得到全面应用。同时，先进热塑性复合材料（ACTP）以1982年英国ICI公司推出的APC-2为标志 [4]，向传统的热固性树脂基复合材料提出强烈的挑战。同时，金属基、陶瓷基复 合材料的研究和应用也有较大发展。

3、高性能复合材料用的树脂基体

基体树脂的主要功能是传递增强材料所承受的负荷，使之分布均匀并保护增强材料免受损伤和环境中湿气、氧气和化学物质的侵蚀。而复合材的耐热性、剪切和压缩强度、横向拉伸强度、蠕变性和流动性等也取决于基体树脂。因此，通常希望选用耐温性、强度和模量高、韧性和耐湿性好、与增强材料有良好的粘附性或浸润性而又易于加工的树脂。由于热固性树脂的交联网状结构，使它具有优异的耐温性和机械强度，而且当它作复合材料基体时，开始时以未交联固化的低分子量和低粘度的状态出现，便于成型加工，因此多年来用它做高性能复合材料的基体树脂一直占绝对优势，代表的品种有耐热的环氧树脂，聚酰亚胺及双马来酰亚胺树脂。3.1环氧树脂基高性能复合材料

3.1.1、环氧树脂的性能和基体树脂的作用

作为高性能复合材料基体树脂可以是热固性的，也可以是热塑性的，迄今为止，用量最多，应用面最广的要算是环氧树脂，这是因为它具备以下几个特点：(1)在化学结构方面，除有活性环氧外，还有羟基和醚基，致使粘结力强。(2)在固化方面面，其固化收缩率小（<2%）,无挥发物逸放，孔隙率低；固化后生成三维网络结构，不溶不熔，化学稳定性高，耐蚀性强

(3)在力学性能方面，环氧树脂有较高的强度和模量，并有较长的伸长。这些优异性能是制取高性能复合材料的前提之一。

(4)在物性方面，它那热耐冷，可用在-50—180℃之间；热膨胀率系数在Tg以下是为39×10-6/℃，以上时为100×10-6/℃；热导率约为500×10-6Kal/cm·s·℃；在室温下的防潮防渗性好，绝缘性高。

(5)工艺性好，适应性强。环氧树脂不仅本身品种多，可以按比例相互掺混以调节其粘度和性能，而且可以在数十种固化剂中选择组合，以满足不同操作工序和不同用途的要求。同时，还可以选配稀释剂、改性剂和增韧剂等。此外，其贮存时间长，稳定性高，适应性强。

基体树脂的作用：

（1）赋予高性能复合材料的成型性和整体性

（2）提供连续的基体相，以使增强纤维均匀分布期中。换言之，基体必须把增

强纤维均匀地分开成为分散相，以使其在受到反抗性或弯曲等外来作用是，不会失去增强作用。

（3）当复合材料承受抗拉负荷时，基体能使其均匀地分布，并通过界面剪切有 效地载荷传递给增强纤维，充分发挥高强度和高模量的特性。3.1.2、环氧树脂的种类

（1）标准环氧树脂 双酚A型环氧树脂亦称标准环氧树脂，属于DGEBA，它

是通用的树脂[5]。国外的牌号很多。其特点是分子量低，粘度低。主要缺点是耐性差。（2）环氧酚醛树脂 其特点是活性环氧基在两个以上，交联密度大，耐热性比

较高，例如Dow公司的DEN-438，汽巴的EPN1138和ECN1299；国内主要有F-46。后者是目前用于FRP的主要基体树脂，主要缺点是由一定的脆性。

（3）酯环环氧树脂 美国UCC公司开发了多种牌号的这类树脂，它具有很好的 综合和平衡的力学性能，并且有优良的加工型、耐候性。

（4）多官能度环氧树脂 这种类型树脂的环氧基在3个以上，环氧当量高，交 联密度大，耐热性得到显著提高，主要缺点是具有一定的脆性，仍需要改性研究。3.1.3、高性能复合材料用环氧树脂基体的发展。

FRP的成型方法很多，主要有叠层加压、拉挤和缠绕等。为适应各种成型方 法工艺条件的要求，相应地开发各种专用型环氧树脂，有使用价值

（1）拉挤成型法 用于拉挤成型的基体树脂不仅要求粘度低，而且希望固

化快。一般环氧树脂，需胶化、玻璃化和最后固化为三维网络结构。因此，需发展快速固化环氧树脂。壳牌公司发展了两种适用于拉挤成型的环氧树脂体系，Epon9102/Epon固化剂CA9150和9302/CA9350。9102和9302都属于双酚A/环氧氯丙烷系环氧树脂，而固化剂CA9350为液态杂环胺。这两种新型环氧环氧树脂体系既保留了环氧树脂的耐热性和化学性，又具有类似聚酯的快速胶化速，满足课拉挤工艺条件的要求。（2）缠绕成型 缠绕成型对所用树脂体系有三点要求：①粘度低；②成型

时固化温度低；③贮存时间长，特别是对缠绕大型构件。一般环氧树脂的粘度较高，需加入反应性的稀释剂来调节，固化剂也需加入低粘度的酸酐，但是，加入稀释剂会导致耐热性下降，加入酸酐又会增加吸湿性，致使性能下降。

（3）无维布 无维布市重要的中间产品，各大碳纤维生产厂都有产品销售。为了制取高性能无维布，各公司发展了许多专用环氧树脂。由于商业保密，详情较少透露只有商品牌号和零散资料报道。

3.2、聚酰亚胺基高性能复合材料 3.2.1、聚酰亚胺的发展历史 六十年代以来,杜邦公司在开发PI方面对了大量工作[6]。1962年开发了成型材料Vespel；1965年有耐热薄膜Kapton；1968年汤普森拉英伍尔德里奇公司采用加成法制成聚酰亚胺P13N；1972年开发了NB-150；1973年法国的

Rhone-Ponlene公司开发了双马来酐亚胺系的PI；1975年第二代NB-150B2问世，迄今为止，Kapton薄膜在耐热薄膜方面仍多占鳌头，而NB-150和NB-150B2则是高性能复合材料的基体材料。对于聚酰亚胺，在开发的过程中主要围绕其成型上做了大量工作。影响成型主要的三个因素：①极为有害的缩合水；②使用高沸点溶剂；③预聚物的熔点高。加成固化A型的开发，克服了确定①；现场聚合型PMR的研制成功，克服了缺点②；热熔型LARC-160的问世，克服了缺点③。这就是使PI出具实用化的条件。3.2.2、用作高性能复合材料基体的聚酰亚胺

1976年，在NASA制定的“高性能空间运输系统复合材料”的研究大纲里，要开发耐热316℃的高性能复合材料。经过兰利和合同单位的共同努力，从14种PI中评选出4中作为高性能复合材料的基体，即NB-150B2、PMR-

15、LARC-160和Thermid6000；从5中PI粘结剂中筛选出3种，即FM-

34、LARC-

13、和RTV560-SQX；从5中碳纤维中筛选出2种，即Celion和AS4(HTS)[7]。（1）NB-150B2 NB-150B2杜邦生产的热塑性PI。NB-150B2用的是苯胺混合

物，其刚性比NB-150A2所有的二胺基二苯醚强，因此NB-150B2的Tg(350-371℃)比NB-150A2（280-300℃）高。如果采用其他胺类，Tg可调节在229-365℃之间。因为苯环之间引入—O—、—S—、—CH2—等，使主链的柔性增加，刚性下降，致使Tg降低。换言之，在PI的主链中，六元苯环和五元亚胺杂环都是热稳定性高的刚性环，Tg主要受芳族二胺结构的影响。这是分子设计的依据。

（2）PMR-15 刘易斯研究中心研制出得PMR-15都属于现场聚合的A型PI。

所谓现场聚合成型是指三元体系的脂肪醇溶液，在室温下不反应，在加热条件下才形成低聚物，最后在高温高压条件下加成固化为交联结构。

（3）LARC-160 LARC-160是兰利研究中心开发的热熔型PI。它是PMR-15 的改进型，主要区别采用了多价液状胺的低聚物。其特点是在室温下为单体溶液，浸渍性好，成型性能得到显著改善。它的强度为10Kg/mm2,模量为3.5×102Kg/mm2,比重约为1.40g/cm2。

（4）Thermid6000 Thermid6000的端基是具有三键的乙炔基，在加成固化中

进行三聚环化，形成环状结构，使其具有优异的耐热性。它的分子量小于2000。当加热到220℃时，因固化而放热，最终热处理温度是371℃，使用温度为350℃。在固化成型过程中没有挥发物释放，制品空隙率低，质量高。主要缺点是成型性欠佳和价高。3.2.3、聚酰亚胺及其复合材料的应用 各种航天航空飞行器和导弹武器，由于飞行条件的不同。飞行时间有很大的差异。GrF/PI准备用于轨道飞行器的垂直尾翼，升降副翼和后机身襟翼等。这主要时利用它的耐热性和减重效果。例如，大型试验件后机身襟翼的尺寸为6.4×2.1cm，其总重量比铝合金件轻160Kg，减重27%[8]。此外，它还用于：

①高性能军用飞机YF-12，飞行速度在3马赫以上。NASA的兰利研究中心用HTSI/ PMR-15制成了该飞机的翼板，比钛合金件减重51%。凯芙拉纤维增强聚酰亚胺复合材料的耐高温性能也比较好，可用来制造DC-9型运输机的整流罩，可降低机身阻力和节省燃油。

②航空导弹的弹头也采用了GrF/PI复合材料。

③GrF/PI可用来制造卫星的结构件，减重17-30%。如制造耐激光和耐高温的结构件。3.3双马来酰亚胺基复合材料 3.3.1双马来酰胺基复合材料的发展

高性能复合材料广泛的使用环氧树脂作为基体，主要是因为其成型工艺好。环氧树脂存在的主要缺点是耐湿热性差，如广泛使用的5208环氧体系在干态下可耐到177℃。而湿态只能耐到121℃；其次是用作主受力结构件还略显脆性，5208环氧基体的断裂延伸率为1.7%，但目前一出现断裂延伸率大于2%的碳纤维，人们对于双马来酰胺的兴趣在于[9]，经过改性的双马来酰胺基体的耐湿热性与韧性均优于5208体系，同时具有类似环氧树脂的良好加工性能，能满足热压罐成型。

马来均聚物本身脆性大，用来制备复合材料的工艺性差。需使用高沸点的极性溶剂，制备的预浸料僵硬，无结性，铺覆性不好，成型温度高。因此，今年来围绕着提高韧性以及工艺性能对双马树脂进行改性研究。

人们早就在40年代就合成出双马树脂基体，到了70年代，为了解决环氧树脂的耐湿热性差的问题，才开始将双马树脂用作高性能复合材料基体，目前已商品化的双马树脂预浸料牌号有10余钟，作为高性能复合材料的基体，国内一些单位也有研究，为了进一步推动双马树脂的发展与应用，特别对高性能复合材料用双马基体进行总结[10]。3.3.2双马来酰胺树脂的改性 内扩链法增韧

双马来酰胺树脂未改性的BMI因2端的马来酰亚胺(MI)间链节短,导致分子链刚性大,固化物交联密度高。为使固化物具有柔韧性,人们设法将MI间的2R2链延长,并增大链的自旋性和柔韧性, 减少单位体积中反应基团的数目,降低交联密度, 从而达到改性目的。朱玉珑等研究发现,醚键的引入有望改善下一步所制备耐高温绝缘材料的冲击韧性。Jiang Bi biao等[11]研制了较普通BMI固化温度低的含氨酯基团的新型双马来酰亚胺低聚体,用其增韧后的BMI树脂溶解性和贮存稳定性良好, 玻璃布复合材料具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。Haoyu Tang[12]等制备了含1,3,42氧二氮唑的耐高温BMI, 树脂的玻璃化温度高(Tg>350e),热稳定性良好, 在空气中初始分解温度大于460e,其玻璃布复合材料在高温(400e)下仍具有较高的弯曲模量(>1.6GPa)。橡胶共混增韧改性

在BMI树脂中添加少量带活性端基的橡胶有利于大大提高体系的抗冲击性能。目前普遍接受的增韧机理是银纹剪切带理论。即橡胶颗粒充作应力集中中心从而诱发了大量的银纹和剪切带,这一过程要消耗大量能量,因而能显著提高材料的冲击强度,达到增韧目的。用液体橡胶增韧BMI树脂可以使BMI韧性大幅度提高,目前应用较多的是端羧基丁腈橡胶。此方法同时也会降低耐热性,因此这类橡胶增韧的BMI树脂多用作韧性塑料和胶粘剂基体,用作先进复合材料基体的则很少, 且其价格较贵, 应尽可能地降低成本以利推广。胺类扩链增韧改性

BMI分子结构的C=C双键由于受到2个邻位羰基的吸电子作用而成为贫电子键,即一个亲电子的共轭体系,易与氨基等亲核基团发生Michael加成反应,芳香族二胺改性的BMI体系具有良好的耐热性和力学性能,但仍然存在工艺性欠佳、韧性不足、粘接性差等问题。为此在体系中引入环氧树脂,使其与芳香族二胺改性的BMI体系反应,形成交联网络结构,环氧树脂还能克服由仲胺基(-NH-)引起的热稳定性降低的缺点。王洪波等[13]通过BMI与二元胺、环氧树脂反应制备了改性BMI。研究表明,二元胺增韧后的BMI和环氧树脂能交联固化, 并且固化温度越高, 固化程度越完全,交联密度越大；改性BMI的热分解温度降低,柔韧性增加,有利于BMI在电器绝缘材料和胶粘剂等领域的应用。高性能热塑性树脂增韧改性

利用某些高性能热塑性树脂耐热性较好的特点, 可在一定程度上克服用橡胶增韧BMI后耐热性降低较多的缺点,因此通过与热塑性树脂共混增韧BMI的研究受到了重视。其改性途径主要有两种形式。

一种是热塑性树脂作为第二相增韧。该树脂的刚性与基体树脂接近,有较强的韧性和较高的断裂伸长率,当第二相的体积分数适当,就可以发生裂纹钉锚增韧作用,即在材料受力的情况下,第二相可诱发基体树脂产生银纹,同时由于本身的热塑性形变能有效地抑制裂纹扩展, 吸收较多能量, 起到增韧作用。另一种是用热塑性树脂连续贯穿于BMI树脂网络,形成半互穿网络聚合物(S-IPN),进行增韧改性。体系中的热塑性树脂与BMI相互贯穿,两相之间分散性良好,相界面大,能够很好地发挥协同效应。因此树脂兼备BMI的工艺性和热塑性树脂的韧性 3.3.3双马来酰胺基体的发展趋势 BMI增韧改性朝着保持热性能不变而使韧性提高的方向发展，这些增韧改性方法并非孤立，在实际应用中应根据目的和用途同时应用几种方法增韧改性。我国在这方面的研究与国外相比差距还是比较大。应进一步加强基础理论研究，开拓新的改性方法[14]。今后我国对BMI的开发，应从一下几个方面进行：①采用先进的增韧技术，对BMI进行改性，如原位增韧技术，通过化学反应过程控制分子交联状态下的不均匀性，以形成有利于塑性变形的非均匀性，从而得到增韧BMI；②加强新型增韧剂研究，尤其是开发耐热强韧型热塑性树脂；③进一步深入研究BMI的改性化学，改善其工艺性。开发适用于RTM的粘度低、固化时间短的BMI极其无溶剂热熔型BMI，以实现复合材料制品的工业化生产；④加强实用性BMI单体研究，有选择地合成和生产多种BMI。保持较大规模的高新技术用新材料产业。

4、结语

树脂防水材料 篇3

关键词：丹培拉；醇酸树脂；改进；材料；启发1什么是丹培拉

丹培拉跟纯油性绘画有一定的区别，准确地说，丹培拉绘画应该是一种混合画法，跟纯油性油画还是有一定的区别，用惯了纯油绘画再画丹培拉绘画会感觉有些不适应，特别是白色用起来，有很大的差异，这种自制白颜料干燥起来很快，乳液调制的丹培拉白色颜料跟其他色相的颜料混合的时候总有一种粉气，而且混合的时候总有一种融合不了的感觉，颜色的控制需要一定的时间才能掌握。但是，完成一整幅作品花费的时间并不能缩短，丹培拉绘画在材料上最大的特点就是乳液的配置，乳液是一种多水而不透明的乳状混合物，含有油和水两种成分，多使用蛋黄或全蛋为乳化剂，然后打入适量的亚麻仁油和树脂油。在乳液中，油分子稳定地分散于水中，两者结合可以得到一种强有力的乳浊液，将这种乳浊液调和色粉加水稀释描绘于画面，数秒钟后就能变干，随着时间的推移结膜、变硬，坚韧牢固不再为水所溶。欧洲古代画家发现并运用了乳液的亲油亲水性，发明了丹培拉绘画。除鸡蛋丹培拉外，还有水胶丹培拉、干酪素丹培拉等。

2传统丹培拉材料的缺点

油画材料的耐久度是一个要考虑的重要问题，用鸡蛋清调配的乳液有一个弱点，干燥之后变脆，容易发裂，这样是危险的，我曾亲眼看到一幅丹培拉作品，绘制不到几个月居然开裂。一般要想保持较长时间，丹培拉要绘制在木板或是背面有木板黏合的亚麻布，这样以免亚麻布的收缩或是油画背面的顶撞引起开裂，但是用木板又比较笨重，如果是用醇酸树脂调配的乳液进行绘制那么其柔韧性大大提高，对于画面的保持是有利的。虽然丹培拉有一定的覆盖力，但是其干燥速度太过快速，干燥太快不利于颜色的衔接，就如同水粉颜料干燥速度太快，不利于颜料的衔接过渡。油画干燥速度太慢也不利于油画制作时的便利。而醇酸树脂材料相对于传统干性油绘画干燥速度要快，相对于丹培拉干燥又慢一点，干燥速度适中比较适合油画的操作。

3醇酸树脂材料特性的优势

1976年，英国温莎牛顿公司推出世界上第一种绘画用醇酸系列的产品（干性油醇酸树脂），温莎牛顿公司生产的这种醇酸树脂媒介，汉语通常称呼此种产品为力克，又名“立坤”或是“丽坤”，是现今一种新型油画媒介。实际上醇酸树脂的柔韧性是相当的不错，相对于传统媒介它没有那么的硬，它既不属于硬树脂也不属于软树脂。如同司徒勇所认为的，丽坤用量的增加，虽然增加了其干燥性，但是其结膜的强韧性足以抵挡底层颜料在相对缓慢干燥过程中所引起开裂的危险性因素。这完全是因为醇酸树脂干燥后结膜结实才能做到的，媒介的干燥氧化速度要比颜料的氧化速度快，醇酸树脂与颜料混合后这种氧化速度会变得更加快。醇酸树脂不是含量越高柔韧性就越好，油画色层的后一个阶段都要比前一个阶段要相对肥，让画面更加的牢固，依靠的是覆盖粘附力的增强，而醇酸树脂之所以结实是由于醇酸树脂张力统一，这是醇酸树脂的个性。醇酸树脂粘度适中，颜色饱和度也能很好地保持，丹培拉的效果是柔和的，而醇酸树脂丹培拉凝固有韧性。这也是为什么现代有些油画修复专家用醇酸树脂来修复油画的原因。干燥速度与肥瘦的张力均衡，形成了醇酸树脂的优势。

4醇酸树脂配制丹培拉乳液

乳液的配置离不开树脂，干性油，挥发性油，乳液的配置沒有一种特定的唯一材料配方标准，只要是材料能到达一些特性要求就行，关于丹培拉乳液，讨论了一些乳液的配比成分，兰贝赫曾经开玩笑说：“凡是能黏结的东西都可以用来作画”这句话几乎成了真理。醇酸树脂同样可以调配这种乳液，用一份醇酸树脂、半份亚麻油，再加入两份水，依次加入干净的空瓶中，然后摇晃均匀，就可以了。相比达玛树脂醇酸树脂没那么粘稠，在调制的过程中挥发性油的比例可以少加一点，原因是传统达玛树脂比较粘稠，但是实际绘画过程中粘稠过大会导致画笔无法拖动，加入一定量的挥发性精油，能起到稀释作用，另外还能加强挥发干燥速度。也就是说，在乳液的调配中醇酸树脂跟其他油的比例来讲稍微大一些，在画底的试验中，醇酸树脂同立德粉和钛白粉可以很好地混合，而且干燥速度较快，所以同样可以运用醇酸树脂调配这种媒介或者是做底子。

5醇酸树脂与丹培拉罩染

很多人绘画的时候认为丹培拉就是一味地去罩染，认为染就是丹培拉，这是一个误区，罩染的前提是要有一个塑造优良的底层，很多人还没有把底层塑造充分就开始不动脑筋的罩染，这样直接导致画面油腻，不厚重，什么颜色都往里面罩染。一般在需要罩染的地方可以用肥皂水清洗一遍，因为肥皂水类似乳液的性质，在马克斯·多奈尔的技法升级中提到过肥皂丹培啦，因为肥皂丹培拉对画面的影响比较小，还能去掉多余的油脂，也方便去除，有的人也使用洗衣粉来清洗要罩染的部分，清晰的时候用手指、干净抹布或餐巾纸都是可以的，罩染的章法并不是很固定，关键在于形体的塑造，如果染多了会很平均和损失部分细节，有的人画的是笔触的油画，再画一些平整的油画会觉得不适应，在人物面部的过渡地方是硬画出来的，是软毛笔扫皮一下，但是这样会少一些微妙的变化。一味地用白色进行覆盖，认为罩染失败后不正确，继续罩染，结果颜料越来越厚，越画越费劲，这完全是因为丹培拉白色的依赖心理造成的，就如同写字写错了就用涂改液来进行掩盖一样，要知道白色的目的，最主要的就是靠色层反光起到的作用，从而产生“光学灰”。

油画是讲究肌理的，在古代画家的画作中能看到他们这些作品的肌理非常讲究，丹培拉的白色运用不仅仅是在色层上产生神秘的光学灰，同时这种有粘附力的白色很容易产生一定厚度的肌理，这是丹培拉另一个魅力所在，而有的人就是无规则地乱画，造成肌理的失调，适得其反，不会画出好的肌理干脆就不要画肌理，直接将颜料色层抹平整就可以了。参考文献：

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[2] 多奈尔.清华大学出版社[M].杨红太，杨鸿晏，译.清华大学出版社，2006.

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树脂防水材料 篇4

1 实验部分

1.1 试剂

钠基蒙脱土(MMT),阳离子交换容量为90 mmol/100 g,上海试剂四厂赫维化工有限公司;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),丙烯酸,过硫酸钾,乳化剂OP-10,甲醛(37%~40%),三聚氰胺,双氰胺,亚硫酸氢钠,氢氧化钠(10%),硫酸(10%),均为分析纯,成都科龙化工试剂厂;尿素,工业级,重庆化学试剂总厂;硫酸化蓖麻油,青岛城阳鑫源化工助剂厂。

1.2 主要仪器

DW-2型多功能电动搅拌器(河南省巩义予华仪器有限公司);傅立叶红外光谱仪(美国PE公司);KS-90型超声波细胞粉碎机(宁波科声仪器厂);X射线衍射仪(日本Rigaku-D/max-r A型旋转阳极X光衍射仪)。

1.3 丙烯酸树脂-蒙脱土复合材料的制备

在250 m L三颈瓶中将一定量的蒙脱土用少量水分散,80℃时搅拌0.5 h,加入定量的过硫酸钾,搅拌0.5 h,缓慢滴加丙烯酸,在80℃保温反应2 h,降温到40℃,分别加入一定量的硫酸化蓖麻油、乳化剂OP-10、水,在40℃保温搅拌4 h,得到浅淡黄色粘稠状液体,即为丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。将得到的产物在110℃烘箱中烘干,测其固含量为30%左右。

1.4 氨基树脂的合成

称取一定量配比的三聚氰胺、双氰胺、尿素加入到带有搅拌器和温度计的250 m L三颈瓶中,加入适量水,升温到80℃搅拌0.5 h,用质量分数10%的氢氧化钠溶液调节p H值为8~9,滴加计量的甲醛控制羟甲基化反应在适当程度,在80~85℃进行羟甲基化反应1.5~2.0 h,加入定量亚硫酸氢钠,90℃进行磺化2 h,适当封闭羟甲基[7,8],得到无色透明的氨基树脂预聚体溶液。将预聚体在100℃烘箱中烘干,测其固含量为40%。

1.5 氨基树脂改性丙烯酸树脂-蒙脱土复合材料的制备

将一定量合成好的丙烯酸树脂/蒙脱土复合材料加入烧杯中用超声波分散处理1 h后倒入250m L三颈瓶,用氢氧化钠(10%)调节溶液的p H至不同值,加入氨基树脂预聚体(氨基树脂预聚体的固含量占整个混合溶液的10%)。在70℃保温搅拌4 h得到白色的液体产品,即为氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。

1.6 测试与表征

FTIR-800型红外光谱仪,KBr压片,在4000~400 cm-1范围内扫描,Perkin Elmer公司;X-射线衍射(XRD)测试,日本Rigaku-D/max-r A型X-射线衍射仪,连续记谱扫描,Cu Kα辐射(λ=0.154 nm),管电压40 k V,电流100 m A,扫描范围2θ=2.5°~10°,扫描速度1°/min;稳定性测试:带刻度试管观察产品沉淀物高度,考察产品体系稳定性。

2 结果与讨论

2.1 MMT插层复合方法对纳米复合材料稳定性的影响

实验探讨了MMT的两种添加程序,一种方法是在丙烯酸树脂基体合成好之前加分散均匀的MMT,即插层聚合法。另一种方法是在丙烯酸树脂基体合成之后添加分散均匀的MMT,即聚合插层法。结果表明,前一种方法合成的溶液能稳定存放,分散效果更好,后一种方法则在反应结束5 h后出现明显分层现象。

2.2 CTAB改性MMT对纳米复合材料稳定性的影响

一般情况下,其他有机阳离子可与硅酸盐结构单元晶层间吸附的阳离子进行交换作用而引入层间,使层间距增大,有利于增强聚合物分子链与MMT片层的相容性。因此,实验将CTAB插层改性MMT。结果表明,CTAB的加入使MMT的层间距由1.52 nm增加至2.45 nm,但是和氨基树脂反应后的复合体系溶液静置存放5 h后,出现明显分层,分散稳定性下降。这是因为CTAB改性剂对氨基树脂交联支化反应具有催化作用,易生成大分子不溶聚合物,进而影响产品的分散稳定性。因此,选用不加CTAB改性的MMT。

2.3 p H值对最终产品稳定性的影响

p H值直接影响体系缩聚反应速度和最终产品的稳定性。酸性反应体系中氢离子能催化支化和交联反应,由于丙烯酸树脂的p H为3~4,p H值较低,丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料与氨基树脂缩合反应速度快,不易控制,急剧缩聚为大分子不溶物且产物易分层;p H值过高,不利于缩合反应,速度慢,时间长。考查最终产品在不同p H条件下的稳定性结果如表1所示。由表1表明,最终产品在酸性条件下反应易分层,黏度变大,而在p H为7~9条件下反应最合适。

2.4 氨基树脂改性对纳米复合材料插层结构的影响

图1中曲线1、2和3分别是钠基蒙脱土、丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料和氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料的XRD图。制备复合材料时蒙脱土含量都为7%,温度70℃,反应时间4h。从图1中可以清晰地看到,曲线1在2θ=5.8°有一较大的衍射峰,曲线2的特征衍射峰向小角度方向偏移,曲线3中进一步向更小的角度偏移。根据Bragg方程2dsin2θ=λ可以算出,钠基蒙脱土中的层间距为1.52 nm,丙烯酸树脂/MMT纳米复合材料的层间距为2.05 nm,氨基树脂改性丙烯酸树脂/MMT纳米复合材料的层间距为2.45 nm。结果表明,丙烯酸树脂插层进入蒙脱土片层内,使层间距增大,氨基树脂进一步插入蒙脱土层内,使间距进一步增大,撑开形成了插层型的纳米复合材料。

2.5 MMT含量对纳米复合材料插层结构的影响

将MMT含量为1%~7%的氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料分别干燥研磨成粉末状,进行XRD测定,研究蒙脱土在树脂复合物中的剥离行为,结果如图3所示。如果蒙脱土片层间距增大到X射线衍射仪无法检测到的最小角度,此时XRD图中无特征衍射峰,则可认为得到的是剥离型的纳米复合材料。由图3可以看到,当MMT含量为1%~5%时,衍射峰完全消失,表明树脂单体在层间内部发生交联放热反应克服蒙脱土层间的范德华力,促使层间大大膨胀从而完全剥离,不再出现有序层状结构,生成了完全剥离的纳米复合材料。这说明低含量MMT能够在树脂单体的聚合反应中充分剥离,实现在复合材料中的均匀稳定复合。而当MMT含量为7%时,2θ角左移,在3.6°出现明显衍射峰,经计算层间距约2.45 nm。则表现出MMT层间距扩大,但并未导致片层结构实现充分剥离,易生成半剥离、半插层型氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。因此,确定质量分数1%~5%的MMT对树脂进行改性,可制得剥离型纳米复合材料。当蒙脱土的含量增加到7%时,丙烯酸树脂插层进入其中,由于蒙脱土的量大,不足以使片层完全撑开,加入氨基树脂也只能使蒙脱土层间距进一步增大,但并不能把层间距完全撑开得到剥离的纳米复合材料。

2.6 红外光谱分析

对丙烯酸树脂、氨基树脂以及氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料进行红外光谱检测分析(见图3、图4)。对比图3与图4可知,纳米复合材料的红外光谱图中出现了氨基树脂和丙烯酸树脂的特征峰,800 cm-1左右和1352.18 cm-1是三聚氰胺和甲醛缩合物中三嗪环的特征振动峰,2177.26 cm-1是双氰胺中C≡N的伸缩峰,1546.65cm-1为—NH2的伸缩峰,1722.51 cm-1是丙烯酸树脂-COO-的C=O伸缩振动吸收峰。还出现了蒙脱土的特征峰,617.55 cm-1、513.46 cm-1、470.20 cm-1处为Al-O和Si-O弯曲振动峰。蒙脱土没有改变氨基树脂预聚体与丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合的化学键合反应,而是在聚合反应过程中产生剥离,成为片状无机纳米材料。从红外光谱图对照分析可确证最终产品含有该物质分子结构,达到预期结果。

3 结论

(1)以蒙脱土、丙烯酸、硫酸化蓖麻油、OP-10、过硫酸钾为原料制得了具有良好稳定性、水溶性的丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。以三聚氰胺、双氰胺、尿素为主要原料与甲醛进行羟甲基化反应,用Na HSO3适当封闭羟甲基进行磺化反应,制得水溶性的氨基树脂预聚体。用氨基树脂预聚体对丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料进行改性制得一种稳定性好,兼具丙烯酸树脂鞣剂和氨基树脂鞣剂结构特点的新型改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。

(2)丙烯酸树脂单体聚合反应前加入钠基蒙脱土,可合成剥离型的聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料。MMT的用量为1%~5%时,层间剥离完全,大于7%只能得到插层型的纳米复合材料。CTAB改性剂虽有利于MMT的插层行为,但与氨基树脂发生反应,影响最终产品的稳定性。p H值为7~9时反应得到的最终产品溶液稳定。

摘要：用丙烯酸、硫酸化蓖麻油、乳化剂OP-10、过硫酸钾为原料进行水溶液聚合制得丙烯酸树脂。将丙烯酸树脂与蒙脱土通过插层聚合制备了丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。选用三聚氰胺、双氰胺、尿素为主要原料,制得了良好水溶性的氨基树脂预聚体,用预聚体对丙烯酸树脂-蒙脱土纳米复合材料改性制得最终产品。研究了蒙脱土的加入方式及用量、体系pH值、氨基树脂预聚体合成工艺条件等对最终产品的影响。结果表明:加入钠基蒙脱土,其用量为丙烯酸树脂固体份质量的1%～5%,氨基树脂预聚体固含量占整体混合溶液固含量的10%,pH值为7～9,产品的稳定性好,制备得到的主要是插层型或剥离型的纳米复合材料。

关键词：丙烯酸树脂,氨基树脂,蒙脱土,纳米复合材料

参考文献

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[9]李广平.皮革化工材料与应用原理[M].北京:中国轻工业出版社,1997:59-86

先进树脂基复合材料的发展 篇5

先进树脂基复合材料的发展

摘要：先进树脂基复合材料在过去三十年中已得到了飞速的发展.本文主要介绍了它们的.发展现状及在航空工业的应用,讨论了先进树脂基复合材料的未来研究和发展方向以及应注意的几个问题. 作者： 陈祥宝 Author： CHEN Xiang-bao 作者单位： 北京航空材料研究院,北京,100095 期 刊： 航空材料学报   ISTICEIPKU Journal： JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS 年，卷(期)： , 20(1) 分类号： V258 关键词： 先进树脂基复合材料    发展现状    应用    研究方向    机标分类号： TU2 G12 机标关键词： 树脂基复合材料    航空工业    发展现状    应用 基金项目：

树脂防水材料 篇6

摘要：通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯环氧树脂复合材料， 研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响，进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明： 相比微米颗粒，纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度，降低层间剪切模量，同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量（质量分数）为2%时，所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56 MPa，相比添加前提高约88%和74%，所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4～8 ℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.

关键词：微/纳米粒子；聚氨酯环氧树脂；力学性能； 热稳定性；强韧化机理

中图分类号：TQ323.8文献标识码：A

环氧树脂（EP）具有良好的热稳定性、电绝缘性、粘结性、力学性能，成型工艺多样化，性价比较高，被广泛应用于航空/航天、电气/电子等领域[1-4].由于环氧树脂具有三维网状交联结构，此结构带来众多优点的同时，也赋予其固有的缺点，固化后质脆、耐冲击性较差和容易开裂等.利用环氧树脂制备的复合材料存在层间韧性不足，受到低速冲击后层间容易发生分层等问题，严重影响其使用寿命和范围，这就要求对环氧树脂进行增韧[5].当前，广泛采用的改性方法是向树脂中加入橡胶[6-7]或热塑性树脂[8]，通过反应诱导相分离形成分相结构[9-10]，实现对树脂基体的增韧.但是这些增韧成分的引入，增加了树脂体系的化学复杂性，带来了一系列问题.例如增韧剂要与原有树脂相匹配，改性剂的存在会导致树脂的工艺条件发生改变，对树脂的刚度、模量、湿/热等性能可能产生影响等[11].

近年来很多研究者采用无机刚性纳米粒子[11-16]对环氧树脂进行增强、增韧改性.这是因为纳米粒子的表面非配对原子多、活性高，很容易与环氧树脂中的某些官能团发生物理或化学作用，提高粒子与环氧树脂基体的界面结合能力，有助于降低聚合物键的能动性，因而可承担一定的载荷，具有增强、增韧的可能.而且，这种无机纳米颗粒的加入，对体系的物理化学性质没有明显影响，有利于保持现有树脂体系及其工艺条件不变.同时这种利用物理手段实现的强度韧性提升，由于不涉及化学计量，可以方便地选择增韧剂的使用量.

本研究以商用的聚氨酯-环氧树脂复合材料为基体，系统研究了几种无机微米/纳米粒子的添加对复合材料力学和热稳定性的影响，并对改性后复合材料的强韧化机理进行了初步讨论.

1实验部分

1.1原料

纳米SiO2，粒径：30 nm （杭州万景新材料有限公司，简写为NSI）.纳米SiC，50 nm；纳米MgO，30 nm；纳米Al2O3，30 nm （上海水田材料科技有限公司，分别简写为NSC，NMG和NAL）.微米Al2O3，1～3

SymbolmA@ m （郑州市海旭磨料有限公司，简写为LAL）.微米MgO，0.5～1

SymbolmA@ m （深圳晶材化工有限公司，简写为LSC）.聚氨酯改性环氧树脂粘结剂（商业原料，缩写为PUEP），其主剂和固化剂分别标示为PUEPM和PUEPS.

2结果与讨论

2.1颗粒组成和含量对复合材料拉伸剪切强度的

影响

图1为无机颗粒组成和含量与复合材料拉伸剪切强度的关系曲线.从图1可以看出，向PUEP体系加入无机颗粒后，其拉伸剪切强度均先增加后降低，最佳添加量均为2%.在该加入量时，2%LMG改性PUEP复合材料的拉伸剪切强度相比未添加的PUEP复合体系增加了14.7%，2%LAL增加了8.0%，2%NMG增加了68.9%，2%NSI增加了61.3%，2%NSC增加了87.8%，添加2%NAL增加了54.2%.这是因为无机颗粒经硅烷偶联剂处理后其表面带有活性基团，颗粒可以充分接枝在基体上.此外，纳米粒子较小的粒径和较大的比表面积，提高了纳米粒子和基体的相容性.因此纳米粒子和基体之间可以有更好的应力传递，增强材料的强度和韧性.当无机颗粒的添加量逐渐增多时，其在基体中的分散性变差，易团聚，从而降低了复合材料的力学性能[18].

同时可以看出，纳米颗粒对PUEP复合体系力学性能的提高显著高于微米颗粒，其增加量均在50%以上.这可能是由于纳米粒子尺寸小、比表面积大以及表面的物理和化学缺陷多， 与高分子链产生了物理或化学交联点，能有效提高两者之间的结合力，使高分子链刚性增加，从而导致PUEP体系的拉伸剪切强度显著增加[18-19].

图2为无机颗粒质量分数为2%时所得无机颗粒改性PUEP复合材料的应力应变曲线.从图中可以看出，PUEP复合体系的应力应变曲线呈现典型的韧性断裂，曲线上分别出现了弹性变形区、弹塑性变形区、塑性变形区和屈服点等特征区域，其层间剪切模量

的数值约为574 GPa（应力应变曲线的直线部分的斜率）.

从图中还可以看出，微米颗粒的添加并不改变PUEP复合体系的断裂方式，但使该体系各变形阶段的模量显著下降（2%LMG对应的层间剪切模量的数值约为380 GPa，2%LAL为270 GPa，应力应变曲线直线部分的斜率），同时弹性变形区域逐渐缩短（应力应变曲线的直线部分）.而纳米颗粒的添加不仅能改变PUEP复合体系的断裂方式，使其由韧性断裂改为类似于陶瓷材料的脆性断裂（应力应变曲线的主要部分），同时弹性变形区大幅增加，但弹性模量大幅降低（不同组成纳米颗粒添加所得无机颗粒改性PUEP复合材料弹性模量在50～60 GPa之间变化）.

从上述数据可知，对于无机颗粒而言，其在添加量为2%时，可以获得最佳的增韧效果，故而，下一步研究中，无机颗粒的添加量固定为2%，研究材料粒径和组成对复合材料拉伸强度的影响.

环氧树脂灌浆材料流变特性研究 篇7

修补裂纹一般采用以环氧树脂为代表的有机液状高分子材料进行灌浆处理。但是在实际灌浆修补过程中,树脂体系黏度偏大会导致浆体无法顺利灌入裂缝,传统采用往树脂中大量加入溶剂来降低树脂黏度的方法,不仅降低了树脂的综合性能,还对环境造成了污染,寻找优良的溶剂和活性稀释剂已经成为解决问题的重要途径。树脂黏度对于温度的敏感性,也决定了现场施工必须根据不同温度对工艺参数和操作时间进行适当调整。

针对灌浆材料黏度低以及其现场修补温度多变性的特点,本文运用溶解度参数以及高分子相对质量分布等理论,研究分析了不同溶剂和稀释剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响,并结合Dual-Arrhenius方程[1,2]探讨了灌浆材料在不同施工温度下的化学流变特征,建立了该树脂的化学流变方程,为现场灌浆施工的顺利进行提供了一定的理论基础。

1 实验

1.1 原材料

双酚A型环氧树脂E51:环氧值0.51,江苏无锡树脂厂生产;固化剂T31:胺值475 mgKOH/g,广州晨易化工有限公司生产;固化剂聚酰胺651:胺值390 mgKOH/g,北京香山联合助剂厂生产;活性稀释剂丁基缩水甘油醚(501)和聚丙二醇缩水甘油醚(207):安徽恒远化工有限公司生产;丙酮、二甲苯和乙醇,北京化学试剂厂生产。

1.2 测试仪器及试验方法

旋转黏度计:NDJ-99,上海昌吉地质仪器有限公司;定时增力电动搅拌器:TLJ-2,江苏姜堰市天力医疗器械有限公司;超级恒温水槽:SC-5A,江苏南京顺流仪器有限公司;真空干燥箱:DZF6020,上海申贤恒温设备厂。

树脂制备:将一定量的环氧树脂和溶剂(或稀释剂)加入到烧杯中,用电动搅拌器在恒定速率下搅拌2 min,放入真空干燥箱中真空干燥5 min,取出后加入固化剂搅拌5 min,即制得树脂。

黏度测试:选取15、20、25和30℃4个温度,参照GB/T7193—2008《不饱和聚酯树脂的试验方法》测试树脂的黏度。

2 实验结果及分析

2.1 溶剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响

为了考察不同溶剂对环氧树脂黏度的影响,采用丙酮与二甲苯、丙酮与乙醇复配的技术路线,通过固定溶剂总掺量,改变不同溶剂之间复配比例,研究了掺加这2种混合溶剂时环氧树脂黏度的变化情况。其中,溶剂总掺量为15%(以环氧树脂总质量计),固化剂采用T31,掺量40%,试验结果见图1。

由图1可知,随着溶剂中乙醇所占比例的增大,树脂体系黏度不断增大;而溶剂中二甲苯比例的增大,树脂体系的黏度则先增大后减小。3种溶剂下树脂黏度的大小顺序依次为:乙醇>二甲苯>丙酮,表明丙酮的溶解能力强于二甲苯和乙醇。

溶剂与环氧树脂的相容性也遵循“相似相容”的原则,即其相容性主要取决于溶剂与该体系极性的相似度。极性的高低可以用溶解度参数(SP)表征。结合斯莫尔Small·P·A的分子引力常数表(见表1),由分子构造推定法即可近似推导化合物的溶解度参数[3,4]。

溶解度参数SP的推定公式:

式中:∑G———分子中原子和原子团的分子引力常数总和;

d———聚合物的密度,g/ml;

M———聚合物单体的相对分子质量。

试验中E51环氧树脂的分子式为C18H20O2,相对分子质量为268,密度为1.15 g/ml。则其溶解度参数:

丙酮、乙醇、二甲苯的溶解度参数通过查表分别为9.8、12.8、8.8 cal1/2·cm-3/2,与环氧树脂的SP比较,显然最接近程度依次为丙酮、二甲苯、乙醇,故而3种溶剂对环氧树脂的溶解能力的大小依次为丙酮>二甲苯>乙醇,与实际测试结果吻合。由此可知,溶剂与树脂溶解度越相似,其对树脂的溶解能力越强,则树脂体系的黏度越小。

2.2 活性稀释剂对环氧树脂黏度的影响

稀释剂一般含有活性的环氧基团,在降低树脂体系黏度的同时,它们能参与固化反应,降低树脂的收缩,而且稀释剂能使固化后胶层形成的链变短,从而提高树脂的韧性[6,7]。

稀释剂选用丁基缩水甘油醚(501)和聚丙二醇缩水甘油醚(207),掺量分别为5%、10%、15%和20%,并以掺加丙酮作为对比参照。固化剂采用T31,掺量40%,稀释剂对环氧树脂黏度的影响见图2。

由图2可知,随着稀释剂掺量的增大,环氧树脂的黏度不断降低;掺加501稀释剂的环氧树脂黏度远小于掺加207稀释剂的环氧树脂黏度,且与掺加丙酮稀释剂的环氧树脂黏度相近,表明501稀释剂对环氧树脂具有良好的稀释效果。

从分子量的角度来看,液态双酚A环氧树脂的黏度主要与树脂平均分子质量和分子质量分布有关,且其黏度随平均分子质量的增加和分子质量分布的变宽而增大。207和501都为小分子量的缩水甘油醚,添加到树脂中能降低整个树脂体系的相对平均分子质量,从而降低了树脂体系的黏度[8]。207稀释剂为双环氧基的稀释剂,分子质量远大于单环氧基的501稀释剂,故稀释效果不及501。

2.3 温度对环氧树脂化学流变特征的影响

施工中地理及气候的变化决定了温度的多变性,树脂对温度的依赖程度又制约了其适用条件。选取15、20、25和30℃4个温度条件,固化剂采用T31和651,掺量分别为30%和10%,溶剂和稀释剂采用丙酮和501,研究了温度对环氧树脂流变特征的影响,试验结果见图3。

由图3可知,温度越高,树脂的初始黏度和早期黏度越低;温度高于15℃时,树脂黏度随时间的增加先降低后迅速增大,且温度越高,后期增加越快。

在树脂固化过程中,物理(溶解)和化学(化学反应)2种因素将导致体系黏度变化[9],其变化过程可用3个阶段描述:(1)物理变化引起的黏度下降远远大于化学变化引起的黏度上升,Δη<0;(2)物理变化引起的黏度下降与化学变化引起的黏度上升相接近,Δη≈0;(3)物理变化引起的黏度下降远远小于化学变化引起的黏度上升,Δη>0。

则树脂黏度的表达式可表示为

式中:η0——树脂的初始黏度,mPa·s;

ΔηP———由溶解引起的黏度变化,mPa·s;

Δηc———由化学变化引起的黏度变化,m Pa·s。

假设此树脂符合Dual-Arrhenius黏度模型[10,11,12,13],结合图3可知,η用指数函数表示,则:

式中:k1、k2、k3、k4、k5和k6均为热固性树脂化学流变模型参数。

根据式(2)拟合图3中的等温黏度曲线,并利用非线性最小方差分析,确定各个温度下的模型参数a、b(见表2)。

由表2线性相关性R2值可知,当温度低于25℃时,这种黏度模型的模拟相关性非常良好,但当温度高于25℃时,则相关性不明显,如此说明低温时(低于25℃)该树脂体系的化学流变模型符合Dual-Arrhenius黏度模型,高温时(高于25℃)并不完全符合Dual-Arrhenius黏度模型。这可能是因为低温时高分子溶解产生的黏度变化远小于交联反应引起的黏度增大,因而低温时可以忽略溶解产生的黏度变化;但在高温时高分子溶解产生的黏度变化则与交联反应引起的黏度变化相当,必须考虑。

当温度低于25℃时,对其黏度可以按Arrhenius黏度模型将lnη0和1/T做线性模拟(见图4)。

从图4可以看出,线性曲线y=18.42448x+5.16945,线性相关系数r=0.9975,线性拟合相关性比较显著;则参数k1=exp5.16945=174.95,k2=18.42448,同理可以求得k3=35.812、k4=41.94、k5=0.091和k6=-28.382。

则:树脂的黏度方程

当温度高于25℃时,物理溶解造成的黏度降低将不可忽视,而物理溶解的主要影响因素为温度。温度对溶解造成的影响借鉴Arrhenius方程考虑,可以认为其与温度对数呈线性关系,这里简化为倍数关系,即为常数;则由图3中(T=30℃)黏度下降部分分别进行线性、对数、指数和乘幂模拟,结果见表3。

由线性相关性可知:该部分最佳拟合曲线为乘幂拟合,则树脂黏度可以表示为:

其中t0为式(7)中上下两等式的联立解。

结合式(6)、(7)可知,该树脂的化学流变特征曲线为:

3 结论

(1)溶剂与树脂溶解度越相似,其对树脂的溶解能力越强,则树脂体系的黏度越小。

(2)单环氧基的稀释剂501对环氧树脂稀释效果显著优于双环氧基的稀释剂207,甚至与溶剂丙酮的稀释效果相当,是环氧树脂灌浆材料的优良稀释剂。

(3)建立了环氧树脂灌浆材料的流变模型,该模型与实际测试结果相关性良好,可以用于确定不同温度下灌浆材料的可操作时间。

摘要：通过斯莫尔Small.P.A分子引力常数的分子构造推定方法,运用溶解度参数以及高分子相对质量分布等理论,研究分析了不同溶剂和稀释剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响,并结合Dual-Arrhenius方程探讨了灌浆材料在不同温度下的化学流变特征。结果表明,溶剂与树脂溶解度越相似,其树脂体系的黏度越小;单环氧基的活性稀释剂501对灌浆材料稀释的效果与溶剂丙酮相当,是环氧树脂灌浆材料的优良稀释剂;建立了环氧树脂灌浆材料的流变模型,该模型与实际测试结果相关性良好,可以用于确定不同温度下灌浆材料的可操作时间。

浅谈车灯设计与树脂材料的选择 篇8

1 车灯的基本组成

车灯主要有照明灯具和信号灯具两类。照明灯具包括汽车必备的远光与近光前照灯。信号灯主要有前后示宽灯, 制动信号灯及转向信号灯等。车灯主要包括灯罩、内灯罩、灯毂、灯框、反射镜、灯泡等部件 (如图1所示) , 通过不同的方式连接后组成为完整的车灯。

2 部件功能与树脂材料的选择

2.1 灯罩

灯罩的主要功能是承接车体外形平滑的过渡, 密封灯体, 对从灯体内射出的光线进行过滤变色和折射, 最后达到符合国家标准的光形和照度值。现在主流车灯的灯罩主要是采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。聚碳酸酯 (简称PC) 是一种无臭、无毒、高度透明的热塑性工程塑料, 具有优良的物理机械性能, 耐冲击性优异, 压缩强度高, 具有良好的耐热性和耐低温性, 尺寸精度高、稳定性好, 在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能。聚甲基丙烯酸甲酯 (简称P M M A) 是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的树酯, 应用最广泛, 是迄今为止合成透明材料中质最优异的。它具有高度透明性、重量轻, 易于加工等特点。

PC和PMMA是都具有高透明度和良好的加工特性, 但是在车灯的应用上却又一些区别, 首先, 在耐热温度上, PC一般可以达到130℃, 而PMMA只有100℃左右。其次, PC材料的韧性比较好, 而PMMA材料很脆, 受撞击易碎。最后单价上PC要高于PMMA, 且成形时的流动性也不如PMMA。一般情况下, 前大灯的灯罩都是PC的, 这主要是由于前大灯的照度高, 散发的热量大, 而且处于整车的前方, 这就需要一种既耐热, 又能够抗冲击的材料。后尾灯的灯罩一般都是PMMA的, 除了廉价的因素外, 后尾灯一般都是单机能信号灯组合体, 需要红色和透明双色相间, 所以流动性好地P M M A就是不二之选了。

2.2 内灯罩

内灯罩的主要功能基本上是灯罩功能的简化, 有些车灯的内灯罩装饰有花纹, 对车灯增加了点缀的作用。内灯罩主要也是采用PC和PMMA, 但由于处于灯体内部, 离光源也较近, 要考虑温度高的特点。

2.3 灯毂

灯毂的材质非常重要, 不仅要连接灯罩等其他部件, 而且还要连接车体内部。灯毂的材质主要有ABS树脂和聚丙烯等。ABS树脂是目前应用最广泛的聚合物, 具有优良的力学性能。同其他材料的结合性好, 易于涂层和镀层处理, 可以在极低的温度下使用, 耐磨性优良, 尺寸稳定性好。聚丙烯 (简称:PP) 由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂, 它是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物, 具有优良的综合性能。

车灯安装在车体后, 需要一定的强度和韧性, 以保证汽车在行驶时速度和方向产生变化时产生的过载, ABS和PP都具有良好的力学性能, 正可以满足这一要求。另外要考虑到与不同材质灯罩进行连接, 工艺上主要有热融化法和热熔胶法等方法, 这两种连接方法对灯罩和灯毂结合部的尺寸形状也有不同的要求。A B S和P M M A适用于热板融化法主要来制造后尾灯, 而PP和PC则适用于热熔胶法来制造前大灯, 当然PP和PC组合也可用于后尾灯。有些后尾灯的反射镜直接设置在灯毂上, 这样可以简化结构, 减轻重量, 降低成本。

3 灯框

灯框主要对车灯的外观起美化的作用, 遮挡不必要的灯体内部形状, 配合灯罩外形来提升车灯整体的造型。灯框主要采用改性PET和PC等材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯 (简称PET) , 它是高度结晶的聚合物。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能, 长期使用温度可达120℃, 尺寸稳定性很好。一般通过改进P E T性能来提高其性能, PET可与PC、PBT、ABS、PA形成合金。

灯框一般需要进行表面处理, 一般是真空蒸气镀铝, 或是银色喷涂。蒸气镀铝一般对光的反射利用率较高, 且外观漂亮。有些改性PET的耐热温度可以达到180℃左右, 在灯框上设置反射镜也不成问题, 同时还简化了结构。树脂部件成型后都会产生收缩, 为了保证车灯外观, 灯框在形状设计时, 必须要充分考虑到这一特点。

4 反射镜

反射镜是车灯的核心部分, 光形好坏与照度的高低完全取决于它。反射镜需要进行优质的表面处理, 主要是真空蒸气镀铝或是银色喷涂。反射镜主要采用BMC和PET等树脂材料。BMC是一种新型材料, 具有热固性塑料和增强工程塑料的优点。注射成型时能够同时均匀流动, 在极短时间内就可一次成型, 具有高刚性和高强度, 良好的成型收缩及尺寸精度稳定性。

基于BMC上述的特性, 一般前大灯的反射镜采用BMC。前大灯的主要功能是照明前方道路, 保证车辆正常地行驶, 反射镜配合相应的灯泡可以射出近光和远光两种光形, 且近光要有明暗清晰的分界线和高照度, 所以BMC良好的成型收缩及尺寸精度稳定性能够满足这一点。后尾灯一般采用PET, PC等材料, 或者直接从灯毂上成型出来。后尾灯是信号灯机能的结合体, 尺寸精度不像前大灯要求那么高, 但如果可以从灯罩直接看到反射镜的话, 反射镜上的反射面必须要设计美观, 保证点灯后产生独特的光形。

5 结语

高性价比的透明材料——K树脂 篇9

K树脂是美国Phillips公司于1971年开发成功的一款苯乙烯-丁二烯共聚热塑性树脂 (SBC) 。1972年10月在德克萨斯州的Borger工厂投入工业化生产。1979年4月又在德克萨斯州的AdamSTerminal联合化工厂建成了产能为8万t/a的装置, 并投入生产。2003年, 该厂的K树脂的产能已经增加到了10.7万t/a, 并在韩国建成了年产5万t的生产线。

Phillps公司开发的这种树脂注册商标为K-Resin, 并在此基础上推出了细分的牌号:KR01、KR03、KK38等, 分别适用于板材、挤出成型、注塑成型以及其他成型方式。这使得该材料能适应不同的加工方式和用途, 能更迅速的应用到新产品的设计中去。

1 K树脂的特点及应用

典型的SBC是由75%的苯乙烯和25%的丁二烯组成, 根据不同的物性需要可以轻微改变两种组分的比例。原材料单体可以受控聚合成为渐细排列或无规排列的嵌段, 然后还可以再进一步受控连结成为星状结构:

分段聚合S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-B-B-B-B-B-B-B

无规聚合S-S-S-B-S-S-B-B-S-S-S-B-S-S-B-S-S-S-B-S-S-S-B-S-S

渐细聚合S-S-S-S-S-B-S-S-B-S-B-S-B-B-S-B-B-B-B

1.1 K树脂的性能

针对适应性最好, 市场应用比较成熟的两个牌号—KR01和KR03, 来对比一下其物性特点, 见表1。

由表1可以看出, KR03的韧性以及弹性都远优于KR01, 其断裂伸长率更是KR01的10倍左右;但KR03的分子量分布差别也较大, 比KR01的1.35高, 达到了2.10。

1.2 K树脂的外观

K树脂的透明性很好, 甚至比某些由竞争力的透明工业树脂, 如SAN、醋酸纤维素 (CA) 、聚苯乙烯要好。这是因为CA以及SAN常带有浅蓝色或浅黄色, 而K树脂为无色聚合物。

1.3 冲击强度

K树脂对缺口冲击比较敏感, 因此不能用一般的悬臂梁做冲击试验测定聚合物的极限冲击强度。事实上, 用这个试验测得的K树脂冲击强度仅比得上通用聚苯乙烯 (PS) 。但是, 当使用无缺口悬臂梁或落锤测试冲击强度时, 测得值则会比通用PS高很多。

1.4 铰链弯曲寿命

K树脂较GPPS或其他透明树脂在铰链的应用方面有很大的优越性。在相同厚度的情况下, KR01的弯曲寿命明显优于KR03, 而GPPS则不能弯曲。将K树脂在14.71N负荷的Tinillsolsen耐折叠性试验机上82.2℃弯曲, 结果如表3所示。

1.5 耐化学品性能

K树脂的耐化学品性能与PS相似, 它溶于大部分有机溶剂或在溶剂中溶胀, 但不受甲醇、乙醇及其水溶液的影响。K树脂抗环境应力开裂的性能较PS好, 而KR03又比KR01要好。但作为包装材料使用, 仍有一定的限制。一般来说, 包干的食品、肉制品的冷冻制品没有问题, 但不能包装多油食品, 如黄油和人造黄油等。另外, 不饱和油脂引起包装容器的破裂比饱和油脂来得快。

2 K树脂的工业应用

K树脂的成型加工性较好, 可注塑、挤塑、热成型和中空成型、印刷与装饰、粘合、焊接等。K树脂被广泛的应用于各种包装, 如泡罩包装、仪器容器等, 也适用于玩具、医疗设备、办公用品等。K树脂除了可以单独制造各种制品外, 还可以与其他塑料掺混制造不同用途的制品。与PP、GPPS、HIPS、PC及AS掺混后, 物理和力学性能都有改进, 如表面光泽提高, 产生珠光效果, 增加冲击强度等。尤其是K树脂和PS掺混后, 抗冲性能可以大大的增强, 而透明度和可塑性可保持, 光泽度随K树脂的掺混比例而提高, 刚性则随着下降。K树脂可以在医疗器具消毒过程中使制品的性能不变, 同时符合美国食品药品包装法 (USP) VI-50级和FDA (美国食品安全标准) 的要求。它不含有害物质, 同时可循环利用, 并可以达到100%的再研磨而不损害其特性。

2.1 包装

K树脂实际上具有满足各种产品设计和表面需要的特性。包装中的应用包括水杯, 一次性可降解的包装、收缩包装, 生产包装, 泡罩包装, 防损害包装, 带百折铰链的包装盒等。

2.2 医疗用途

高透明, 强度和可降解性使得K树脂成为医疗设备和设备包装的理想产品, 它的优点在于:防碎特性使其应用于管道单元、试管、培养皿、血浆容器和其他对耐用性要求很高的器材;和玻璃及其他透明材料相比具有良好的性价比。

2.3 玩具

K树脂在处理过程中良好的流动性和经济性能使得它成为很多玩具产品的选择。首先, 足够高的硬度, 儿童玩耍的耐用及安全要求;很好的流动性使它易于制成各种复杂的外形, 其中包括百折部分;并且易于着色以满足不同市场的产品需求。

2.4 用于其他工程塑料改性

K树脂可以应用与和其他工程塑料掺混, 改善如PS等材料的冲击性能, 提高制品的表面光泽度。通常, 根据不同的要求, K树脂在合金中的比例为20%～40%。

3 K树脂的新规格

为满足不断发展的市场, 适应新的市场需求。雪佛龙-菲利普斯公司又推出了KRDEV025C 和 KRDEV031A等新的牌号。相对于旧有的规格牌号, 新牌号具有以下特点:

(1) 更好的加工性能和物理性能:其中, KR25和KR31的拉伸强度分别为32MPa和26MPa (测试方法D638) , 弯曲模量则达到了2220MPa和1830MPa (D790) , Izod缺口冲击分别达到了22.0J/m和340.0J/m (D256) 。

(2) 更低的料筒温度 (200～230℃) 。

(3) 更低的模温 (20～50℃) 。

(4) 更低的预干燥温度 (60～70℃, 1～2h) 。

树脂防水材料 篇10

树脂基复合材料是在现代工业中较为常用的材料, 其具有耐腐蚀、结构稳定等优点, 尤其是在航空工业中的应用尤为突出。对于树脂基复合材料的研究, 我国已经取得了巨大的进步, 但是其作为航空工业重要的应用材料, 目前对其的研究还不能够充分发挥出材料的优势。因此, 在现代工业科技的不断发展中, 对树脂基复合材料的研究成为了人们重点关注的问题, 对该材料的研究是利用其发展航空工业的重要措施, 也是发展该材料在其他领域中应用的有效方式。对现阶段发展现状的分析, 能够为树脂基复合材料未来的研究发展产生极为重要的作用。

2 树脂基复合材料在航空工业中的应用问题

树脂基复合材料的强度和耐蚀性较强, 在航空发动机制造的中应用广泛, 其性能能够满足在航空应用的的需要。但是树脂基复合材料也具有一定的不足, 尤其明显的是其耐热性低, 这个缺陷对该材料的应用影响较为严重。在航空工业的应用中, 需要增强树脂基复合材料的耐热性能来满足对其的质量和特性要求, 这也成为人们对该材料重点研究的问题之一。通过采用适当的隔热涂层提高其使用温度比研制新的耐树脂基复合材料更经济、更切合实际。航空发动机上使用的树脂基复合材料除了要经受高温的作用, 还要经受空气中尘埃的冲蚀磨损。固定的航空发动机部件上的高温高压气流流速通常都会超过2.3kg/sec, 气流中夹带的尘埃颗粒以极高的速度冲刷部件表面, 造成部件的冲蚀磨损。而树脂基复合材料通常比金属要软, 在同样工况条件下, 冲蚀磨损问题更加严重。

3 树脂基复合材料防护涂层研究现状

树脂基复合材料防护涂层技术的应用, 为树脂基复合材料的应用产生了积极的影响, 但是由于其材料耐热性能较低的原因, 对其进行喷涂时, 不能够采用常用的技术进行, 需要采用可针对树脂基复合材料性能的技术进行喷涂, 除此之外, 好需要对喷涂成本进行控制。因此, 要选择一种能够适应树脂基复合材料喷涂的技术是非常关键的, 是该材料在防护涂层方面应用中重要的措施。研究指出, 由于材料的异质性, 金属涂层与复合材料之间不可能发生冶金结合。另外, 复合材料的固化温度低, 在对其实施热喷涂施工时应严格控制复合材料基体的表面温度。再者, 由于复合材料与金属材料的热膨胀系数相差较大, 过高的温度降, 将在涂层与基体之间产生过大的内应力, 使涂层与基体分离。但金属涂层与复合材料基体之间的结合纯属机械结合, 复合材料的表面状况就成为影响结合力的一个重要因素, 基体的表面状况主要是指表面清洁度与粗糙度。表面清洁度越高, 结合力越大。粗糙度越大, 凹凸不平的平面的表面积增大。

4 树脂基复合材料防护涂层研究展望

社会快速的发展, 是由于经济、文化和科技等不断创新而成的。想要是树脂基复合材料防护涂层得到快速的发展, 就不能够局限于现有研究和应用, 应对该材料在现阶段存在的不足做出科学地处理, 也只有不断创新才能够发挥出树脂基复合材料防护涂层在工业生产中更加出色的应用效果。下面本文将对树脂基符合材料防护涂层在未来阶段的研究进行分析, 主要研究的方向可以分为以下几个方面。

4.1 降低喷涂过程中基体表面温度

电弧喷涂方式是现阶段对数值解复合材料进行喷涂的主要方式, 而采用离子喷涂的只占极少的一部分。由于树脂基复合材料的耐热性问题, 对其进行喷涂时, 怎样降低喷涂温度成为了亟待解决的问题。在对降低喷涂过程集体表面温度的研究中, 需要人们根据材料的实际性能情况而进行。对于为树脂基体提供耐磨防护的陶瓷涂层, 由于熔化陶瓷材料需要很高的温度, 这个问题更加凸显出来。

4.2 提高涂层与基体的结合强度

树脂基符合材料防护涂层与金属涂层存在着较大的差异性, 其中最为主要的就是数值集体与涂层材料之间不能够进行冶金结合, 这也就是的涂层与基体之间的结合力较差。在一般情况下, 其结合力的问题并不会影响其应用效果, 但是增强基体和土层之间的结合强度也是非常重要的, 是对树脂基复合材料房和涂层研究的主要方向之一。由于树脂基体与涂层的热膨胀系数差别大, 涂层耐热循环能力低, 易在热循环的作用下, 发生剥离破坏所以, 要使防护涂层技术在树脂基复合材料上成功应用, 提高涂层与基体的结合强度与耐热循环能力是必须解决的问题。

4.3 创新喷涂工艺

关于树脂基分和材料防护涂层的研究就不得不对喷涂工艺进行分析, 在传统喷涂操作中, 大多以一种形式的喷涂工艺进行, 这种以单一形式进行喷涂的方式, 工艺缺陷也更为明显。在树脂基复合材料防护涂层喷涂工艺的研究发展中, 需要将多种喷涂工艺进行有机结合, 由多种工艺之间相互弥补不足和劣势而形成新型喷涂工艺。此外还应从树脂基材料本身特殊的性能入手, 例如利用其熔点低的特点, 采用共固化的方法提高涂层与基体的结合强度。对于树脂基体表面的预处理工艺, 是否只能局限于采用砂纸打磨的方法来提高表面积的做法, 仍可探究。

4.4 改良喷涂材料

树脂基复合材料的物理和化学性能与金属材料有很大的不同。其中一方面, 由于树脂基复合材料所能承受的长期温度不是很高, 例如以耐高温性能优异的聚酰亚胺基复合材料为例, 长期使用温度只有大约371℃, 短期也只能承受500℃, 这就需要喷涂时合理的控制喷涂的各项参数, 使喷涂能够顺利的进行。尤其是在等离子喷涂中, 尽管基体的温度一般可控制在150℃以下, 但喷涂粒子的温度仍然很高, 高温粒子与基体的碰撞会导致喷涂区域的温度显著上升。因此, 寻求一种新的喷涂材料, 一方面可以显著提高树脂基复合材料的各项功能指标, 另一方面又可以以合适的温度通过热喷涂到树脂基复合材料表面, 对其防护涂层的发展必将起到促进作用。

结束语

科技的发展要求技术和材料的应用都不能够局限在原有研究的基础之上, 对于材料的创新发展是促进科技进步的重要措施。树脂基复合材料相比于传统材料优势明显, 其在工业领域中的应用还存在着较大的发展空间。但是材料的不足之处仍然限制着其未来的发展, 这就需要在接下来的研究中, 针对其不足之处, 以创新技术加以弥补, 推动树脂基复合材料在防护涂层方面的发展。文中对树脂基复合材料防护涂层在航空工业中的应用进行了研究, 为该材料下一步的应用研究做出了支持。

参考文献

树脂防水材料 篇11

关键词：高吸水性树脂机理分类应用

高吸水树脂简称SAP，又叫超强吸水剂，在农业上被称为保水剂。吸液率可高达自身重量的数十倍、百倍乃至数千倍，与传统的吸水材料不同，它具有很多的特殊能力： （1）吸收水的速度非常快，吸水的质量也可以在数十秒内达自身重量的几百倍；（2）吸水后能形成强度较好的凝胶； （3）吸水量大；（4）吸收后的水分很难失去，吸水后便具有足够的保水性；（5）具有成本低，效益高，使用简的优良性质。？但高吸水性树脂也存在一些弱点，其中最突出的是树脂耐盐性比较差，尤其是离子型的树脂。而实际应用中，几乎都在离子溶液中，因此提高吸水性树脂的耐盐能力具有重要实际意义。高吸水性树脂可分为离子型与非离子型两种。离子型吸水能力强，抗盐性较差；非离子型抗盐性好，吸水能力较差。为进一步发展高吸水性树脂多方面的能力，在其研究的内容上又有所增加： 1、选择淀粉接枝丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）的研究；用淀粉替代部分有机单体，以降低原料的费用；加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸以增强产品的耐盐性能。 2、单体浓度、聚合工艺的研究； 主要包括淀粉与单体接枝共聚反应规律的研究，如单体中和度，交联剂的选择及用量，单体配比，反应时间等；以及这些工艺参数对吸水性能的影响。同时研究2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸对高吸水树脂抗盐性能的影响。通过研究试图增强高吸水性树脂的耐盐性。 实验通常采用水溶液法制备高吸水性树脂，工艺简单，工艺条件易于控制；制备的产品成本较低，质量较好；加入增强高吸水性树脂耐盐性能的单体AMPS，改善树脂的性能。

一、高吸水性树脂的吸水机理。

直到现今，专业人员对高吸水树脂的吸收水分的性能与吸水树脂分子结构的相互關系以及吸水树脂其吸水机理的认识还十分之不全面，他们现阶段提出的观点还停留在吸水树脂的结构阐述问题上。

对于交联结构对吸水树脂的吸水机理的影响，目前为人们所接受的理论有两个，其一是高吸水树脂的吸水过程是由离子浓度差所产生的动力引起的，高吸水性树脂聚合物是一种高分子电解质聚合物，它在水及其它极性溶剂中能电离，之后便产生了离子间相互作用，从而使得高分子聚合物出现溶胀。其二是离子网络结构理论：大多数高吸水树脂聚合物都呈现为三维网络结构，在网络中存在大量的离子基团，当水分子进入其三维网状结构后便立即与这些离子键相结合从而被吸附，因其网络具有弹性，从而可以吸收大量的水分子。在进行吸水的过程中，当吸水量增加时，离子浓度差所提供的驱动力不足以克服聚合物交联结构或分子链间的相互作用。若交联的密度较小，吸水树脂聚合物没有形成空间的三维网状结构，突出表现为水溶性，所以吸水率低。当交联度有所增加时，吸水树脂聚合物的网络结构形成，吸水树脂聚合物吸水率提高。吸水的能力主要受电解质浓度、树脂的亲水性和交联度的影响。？当交联密度增加时，吸水的倍率有所下降，水溶液中的各种离子强度越高，其吸水的倍率将变得越小。所以在酸、碱、盐等电解质溶液中树脂的吸水能力一定会显著下降。

增加树脂分子链的电荷密度和亲水性都有利于提高吸水倍率，但经常因为实际测定吸水倍率的过程中存在较大误差，使之与理论值不同。 比起非电解质的吸水性树脂，电解质吸水树脂的吸水能力相对较弱，并不具有高吸水性能；当吸水树脂吸收盐水的时候，由于盐水的离子强度远高于淡水，因此吸水能力将明显下降。

如果高分子网状结构当中存在了一定量的亲水离子，网状结构的内外压强变化，产生渗透压，水分子以渗透压作用向网状结构的内部渗透。当被吸附的水中含有盐，则渗透压将会下降，导致吸水能力的降低。因此，高分子聚合物内网状结构的亲水基离子是不可缺少的，它起着张网的作用，同时也导致产生了渗透功能，高吸水性树脂高聚物能够完成吸水全过程的动力是亲水离子对，高分子网状结构特有的水合离子是高吸水性树脂加快吸水速度、提高吸水能力的另外一个因素。

二、影响吸水性的因素

各种高吸水性树脂其吸水能力主要与下列因素有关：高吸水性树脂本身的交联度、树脂粒径和外部溶液的性质等。 树脂交联度增加，树脂的吸水能力降低，但树脂必须具在一定的交联度，否则树脂在可能溶解；高吸水性树脂粒径影响吸水的能力，粒径越小，吸水率越高。高吸水性树脂的吸水性能还会受到溶液离子强度和外部溶液的pH值的影响。

三、高吸水性树脂的分类

高吸水性树脂可按亲水化方法、原料、制品形态和交联方法不同而分类。 从原料来源可分为三大系列：纤维系；淀粉系；合成树脂系。如果按交联方法的不同可将高吸水性树脂分为：用交联剂进行网状化反应；放射线照射网状化反应；自交联网状化反应；水溶性聚合物导入的疏水基或结晶结构等四类产物。高吸水性树脂聚合物从亲水化方法上可以分四类：亲水性单体聚合物；疏水性单体聚合物；亲水性单体与疏水性聚合物的接枝共聚物；酯基、腈基等聚合物的水解产物。高吸水性树脂聚合物按制品形态可以分为：膜状、粉末状、纤维状等。

四、高吸水性树脂的应用

氟硅树脂石膏防水剂的制备与应用 篇12

研究表明,含氟硅聚合物具有憎水、表面能低和耐化学腐蚀等性能。其中,含氟硅的聚丙烯酸酯树脂已经在建筑、造纸以及军事等领域得到应用[3]。本文采用自由基溶液聚合的方式制备一种含氟硅树脂石膏防水剂,并将其涂覆在石膏试样表面,研究其对试样耐水性能的影响。

1 试验部分

1.1 试验原料

1.1.1 含氟硅树脂防水剂制备所用原料

软单体:丙烯酸甲酯(MA);硬单体:甲基丙烯酸乙酯(EMA);功能单体:甲基丙烯酸六氟丁酯(G02)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)、含双键的丙烯酸有机硅单体;引发剂:过氧化苯甲酰(BPO);交联剂:甲基丙烯酸羟乙酯(HM);成膜助剂:丙烯酸(AA);溶剂:二甲苯、醋酸丁酯(s-BAC),以上原料均为化学纯,市售。固化剂:含异氰酸酯固化剂(N3375),工业品。

1.1.2 石膏试样制备所用原料

石膏,市售建筑石膏粉,其主要性能指标如表1所示,符合GB 9776-2008《建筑石膏》标准要求;水,拌和用水为自来水。

1.2 试验测试仪器

JC2000D3X型整体旋转接触角测量仪,上海中晨数字技术设备有限公司;85-2型恒温磁力搅拌器,上海司乐仪器有限公司;强力电动搅拌器,金坛市医疗仪器厂;KZJ-6电动抗折试验机;YE-30液压式压力试验机。

1.3 试验方案

1.3.1 含氟硅树脂防水剂的制备及测试

a.树脂的合成

按照下述比例进行配料:6%有机硅单体、1%G02、7%G04、8%HM、1%BPO、1%AA以及26%的MA和EMA混合软硬单体、50%的混合溶剂(醋酸丁酯∶二甲苯=3∶5)。在一定的反应温度下,分别采用三种不同的投料方式进行树脂的合成,具体步骤如表2所示。

注:混合原料I:40%不含氟硅的丙烯酸单体+1/3BPO;混合原料II:40%不含氟硅的丙烯酸单体+1/3含氟丙烯酸单体+100%含硅丙烯酸单体+1/3BPO;混合原料III:20%不含氟硅丙烯酸单体+2/3含氟丙烯酸单体+1/3BPO;混合原料IV:20%溶剂。

b.含氟硅树脂防水剂的制备

将上述方法合成的树脂自然冷却至室温出料,按照树脂:固化剂=7:1的配合比进行物理混合,制得含氟硅树脂防水剂。

c.单体转化率的测定

参照标准GB/T 1725-2007《色漆、清漆和塑料不挥发物含量测定》,将洁净的表面皿在105℃±2℃烘箱内充分干燥30min后取出,将其放到干燥器中,冷却到室温后,称其重量。取少量的树脂加入到已称重的表面皿中,在烘箱内上述相同温度下干燥72 h使其完全干燥成膜,单体转化率计算如公式(1)所示。

式中A—树脂配方中单体的质量百分数,本课题中取50%;

m0—表面皿的质量,g;

m1—表面皿和树脂样品的质量,g;

m2—表面皿和烘干后剩余物的质量,g。

d.树脂粘度的测定

参照GB/T 1723-1993《涂料粘度测定法》,用涂-4粘度计测定树脂的条件粘度。在25℃±0.2℃温度下,将100 m L树脂从直径为Φ4 mm的孔径中流出,记录流出时间,以秒(s)表示,即为所测树脂的粘度。

e.表面水接触角的测定

将制得的含氟硅树脂型防水剂均匀地涂布在洁净的7 cm×15 cm马口铁板上,室温下自然干燥成膜24 h后,在JC2000D3X型整体旋转接触角测量仪上,用静滴法将蒸馏水滴加到涂覆有树脂防水剂的马口铁板上,采用拟合分析法测定固化后防水剂的静态接触角。

1.3.2 石膏试样的制备及测试

参照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》、GB/T 17669.4-1999《建筑石膏净浆物理性能的测定》及JC/T 698-1998《石膏砌块》等标准进行石膏试样的制备及性能测试,考察了绝干抗折、抗压强度和吸水率等性能指标。

2 结果与分析

2.1 软硬单体配比对防水剂性能的影响

控制软硬单体总量占体系总量50%不变的条件下,考察不同软硬单体配合比对涂膜性能以及玻璃化转变温度的影响单体,按照制备方案M3进行以下试验,结果如表3所示。

由表3可见,随着硬单体EMA用量的增大,共聚物的玻璃化转变温度(由Gibbs-Dimarzio方程计算得)不断增大,硬度相应地提高,树脂干燥成膜后不易返粘,表观平整、光滑,硬单体用量过多时,会导致涂膜发脆,出现裂纹,粘附性变差;随着软单体MA用量的增大,共聚物的玻璃化转变温度不断减小,柔韧性相应地增加,干燥后的涂膜返粘、容易留有刮痕,表观性能不好。综合考虑,当两者的比例为3:7时,涂膜具有较优的表观性能。

2.2 反应温度对防水剂性能的影响

对同一配方分别在不同反应温度下按照投料方式M3进行聚合反应,制得树脂,考察反应温度对单体的转化率和树脂的粘度的影响,试验结果如图1所示。

可以看出随着反应温度的提高,单体的转化率也不断增大,制得树脂的粘度不断降低,并且当温度范围超过75℃~80℃,转化率的提高不再明显。粘度太高不利于有机氟硅原子向表面迁移,不能够有效地降低表面能,同时还会给施工带来不便,涂膜中会夹杂较大的气泡,影响表观性能,粘度太低也不易施工。综合考虑,本试验将聚合温度控制在75℃~80℃之间。

2.3 单体加入方式对防水剂憎水性能的影响

按照试验方案的原料配比,选用上述较优软硬单体配合比和反应温度范围,分别采用三种不同的投料方式合成树脂,加入固化剂进行物理混合制得含氟硅树脂防水剂。讨论不同的单体加入方式对单体转化率以及接触角的影响,试验结果如图2所示。

可以看出一次加入法制得的涂膜接触角较小,仅85.1°;混合滴加法制得的涂膜接触角较大,达到92.3°;而梯度滴加法制得的涂膜接触角最大,达到105.3°。这是由于一次加入法与混合滴加法聚合工艺中形成的共聚物结构无规则,受到主链结构以及其他侧链的影响,成膜时含氟侧链不易向表面迁移,导致涂膜表面的含氟量较小,憎水效果不佳,接触角不高。而梯度滴加法聚合工艺中易于形成自聚、嵌段结构的共聚物,使得含氟侧链较多地聚集在漆膜表面,明显地降低其表面能,有效提高憎水性能,接触角较高。因此,利用梯度滴加法制得防水剂性能较优[4]。

2.4 外涂含氟硅树脂防水剂对石膏试验的影响

按照上述较优合成工艺参数,制得含氟硅树脂型防水剂,将其涂刷到石膏试样表面,每隔24 h涂刷一次,共涂刷3次。待其完全干燥成膜后,测试试样的绝干抗折、抗压强度以及浸水2 h、24 h、36 h、48 h、60 h、72h的吸水率,试验结果如表4所示。

由表4可见,外涂防水剂后,石膏试样的绝干抗折、抗压强度均有些许提高,这主要是由于防水剂在石膏试样的表面形成一层弹性层,在试验受到破坏时可以吸收一定的破坏能,从而提高试样强度。吸水率随着时间的延长不断提高,就空白试样而言,2 h吸水率即达到27.3%,24 h后的吸水率提高幅度减缓,说明石膏试样吸水24 h就基本达到饱和。对涂刷试样来说,同时期的吸水率与空白试样相比,均有明显降低,但是随着时间的延长,吸水率提高幅度较大,说明外涂此防水剂的方法对石膏试样的短期防水性能具有明显改善,但是长期使用,防水性能有一定的削弱。

3 结论

在试验条件下,当丙烯酸甲酯:甲基丙烯酸乙酯=3:7时,制得树脂的玻璃化转变温度适宜,防水剂干燥成膜后表面光滑、平整、不发粘,性能较好。

将反应温度控制在75℃~80℃之间时,所制树脂的单体转化率较高,达到99.73%,并且此时树脂的粘度适宜,有利于防水剂的涂刷。

采用梯度滴加法制得的防水剂干燥成膜后表面水接触角最大,达到105.3°,憎水性能较好。

外涂防水剂的方法对石膏试样的短期防水性能具有显著改善,但长期使用时,防水性能有一定程度的削弱。

摘要：以有机氟﹑有机硅以及(甲基)丙烯酸酯为原料,采用溶液聚合的方法制备了氟硅树脂防水剂,探讨了软硬单体配比、反应温度和单体投入方式对防水剂性能的影响,确定了工艺参数。研究了此防水剂对石膏试样耐水性能的影响。试验结果表明:该氟硅树脂石膏防水剂对石膏试样的短期防水性能具有显著改善,但长期使用时,防水性能有一定程度的削弱。

关键词：氟硅树脂,石膏防水剂,建筑石膏,耐水性能

参考文献

[1]张国辉,李国忠,尹斫等.复合型石膏防水剂的研究[J].新型墙材,2006(6).

[2]曹青,张铬,徐迅.有机硅BS94对建筑石膏防水性能的影响[J].新型建筑材料,2010,37(4).

[3]钟金峰,付时雨,詹怀宇等.含氟聚丙烯酸酯乳液的制备及应用[J].中国造纸,2009,28(9).