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弹性体增韧环氧树脂由丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、有机硅弹性体、聚丙烯酸酯弹性体等改性环氧树脂制得。端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)增韧环氧树脂开发最早、效果最好,其中预反应法最优。
简介
先将CTBN与催化剂(三苯基膦等)反应生成羧酸盐,然后快速与环氧树脂反应(环氧树脂与CFBN的摩尔比为8~10),形成橡胶含量约55%的预聚体,再以同种或不同品种的环氧树脂稀释得到所需浓度和储存稳定的增韧环氧树脂。获得最佳增韧效果的CTBN含量为12%~18 %。除了CTBN之外,还可用端羟基、端氨基、端乙烯基丁腈橡胶增韧环氧树脂。
聚氨酯弹性体增韧环氧树脂有端氨基液体橡胶、端羟基聚氨酯预聚体、封闭异氰酸酯及聚氨酯/环氧树脂接枝共聚等改性环氧树脂。目前多以聚氨酯和环氧树脂形成半互穿网络(SIPN)和互穿网络(IPN)聚合物,使聚氨酯的高弹性与环氧树脂的良好耐热性和粘接性融为一体,获得优异的增韧效果。聚丙烯酸酯弹性体增韧环氧树脂是通过引入核一壳粒子,而使体系的冲击强度明显提高,达到增韧效果。
有机硅弹性体增韧环氧树脂是采用硅氧烷与甲基丙烯酸甲酯接杖共聚物引入与环氧树脂相容性好的链段。还可将羟基封端的聚硅钒烷低聚物作为改性剂,以甲苯二异氰酸酯扩链合成IPN结构的仃机硅一环氧树脂复合体系,而使有机硅弹性体与环氧树脂相容,令其韧性显著提高。
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410环氧树脂液态活性增韧剂是一类长链线性分子结构中含有羟基官能团的聚醚化合物,羟基是一活性反应基团,因此在环氧树脂--固化剂体系中加入410活性增韧剂,使固化物交联网络结构中,醚网络比例大大增加,大...
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CTBN增韧环氧树脂
1 CTBN增韧环氧树脂 许多热固性树脂,如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等,存在着韧性差的问题,使用时 可加入 CTBN 进行增韧。 1.CTBN 增韧环氧树脂, 使用叔胺或仲胺(如: 2-乙基 -4-甲基咪唑、 三乙醇胺、 DMP-30、 苄基二甲胺、六氢吡啶、双氰胺) ,则羧基反应程度可达到 100%,因胺类固化剂,其既起催化 作用,又起固化作用。因在叔胺催化下,环氧树脂本身还发生均聚反映,所以固化剂种类和用 量对固化物的结构是有影响的,应尽量使橡胶分子和环氧树脂基体之间形成化学键。为此,可 使 CTBN 先和过量环氧树脂反应,形成端环氧基预聚物,再用固化剂固化。另形成的预聚物, 可用更多的环氧树脂稀释以获得所需浓度、储存稳定的改性环氧树脂。 2.非催化型固化剂,如:间苯二胺、六氢苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐等,可将 CTBN 与环 氧树脂进行加热反应,形成嵌段预聚物后再与非催化型固化
环氧树脂改性聚氨酯弹性体材料
采用高分子共混法,通过向聚氨酯预聚体中加入环氧树脂(E-51)制备出了性能优良的弹性体材料。研究了E-51的加入量对弹性体力学性能的影响;用FT-IR和XRD表征了固化反应的过程以及产物的内部结晶状态;通过动态粘弹谱对比了改性前后材料的动态力学性能;测试了材料的透水系数。实验结果表明:E-51当加入量为25%,所得聚氨酯弹性体材料的内部出现了宽的聚合物峰,此时材料的力学性能与E-51的其他加入量相比最佳;材料的动态力学性能比改性前有了大幅度的提高,同时耐水性能也比其他不同软段的聚氨酯弹性体材料要好。
一、氧化锆增韧
对氧化铝陶瓷的增韧是使用最多的增韧方法是ZrO2(VK-R30)增韧。当氧化铝中加入纯Zr0(VK-R30),粒子形成ZrO2增韧氧化铝陶瓷时,当添加含量适当时,可使韧性显著提高。其韧化效果主要来源于以下机理:1.使氧化铝晶粒基体细化。2. 氧化锆相变韧化。3.显微裂纹韧化。4. 裂纹转向与分叉。
商用高纯氧化铝陶瓷与ZrO2(VK-R30)增韧氧化铝陶瓷力学性能对比
99%氧化铝陶瓷 氧化锆增韧氧化铝陶瓷
密度 3.85 3.93
抗折强度 350MPa 480MPa
抗压强度 3600MPa 3300MPa
硬度 1900HV 1600HV
抗冲击强度 5MPam1/2 7MPam1/2
二、晶须、纤维增韧
晶须是具有一定长径比(直径0.1—1.8 um,长35-l50um),且缺陷少的陶瓷单晶。具有很高的强度,是一种非常好的陶瓷基复合材料的增韧增强体;纤维长度较陶瓷晶须长数倍,也是一种很好的陶瓷增韧体,同时两者可复合实用。用SiC、Si3N4等晶须或C、SiC等长纤维对氧化铝陶瓷进行复合增韧。晶须或纤维的加入可以增加断裂表面,即增加了裂纹的扩展通道。当裂纹扩展的剩余能量渗入到纤维(晶须),发生纤维(晶须)的拔出、脱粘和断裂时,导致断裂能被消耗或裂纹扩展方向发生偏转等,从而使复合材料韧性得到提高。但当晶须、纤维含量较高时,由于其拱桥效应而使致密化变得困难,从而引起密度的下降和性能下降。
三、颗粒增韧
在氧化铝材料中加入一定粒度的具有高弹性模量的颗粒(如SiC、TiC、TiN等)可以在材料断裂时促使裂纹发生偏转和分叉,消耗断裂能,从而提高韧性。尽管颗粒增韧效果不如晶须、纤维,但用颗粒作为增韧剂制作颗粒增韧陶瓷基复合材料,其原料混合均匀化及烧结致密化都比纤维、品须复合材料简便易行。纳米颗粒复相陶瓷是在陶瓷基体中引入纳米级的第二相增强粒子,通常小于0.3um,可使材料的室温和高温性能大幅度提高,特别是强度值,上升幅度更大。
四、 氧化铝自增韧
采用纳米级的氧化铝粉末制备的陶瓷不加增塑剂仍旧在低温下显出极好的超塑性。纳米原料对改善陶瓷晶粒的形状、品界特性等起到了很好的效果。通过合理选择成分及工艺,使一部分氧化铝晶粒在烧结中原位发育成具有较高长径比的柱状晶粒,从而获得晶须的一种增韧机制。这也称为原位增韧,这种技术消除了基体相与增强相界面的不相容性,保证了基体相与增强。
相的热力学稳定,并使界面干净,结合良好。
另外,控制显微结构;改变晶粒形状、粒径、品界特性、气孔率等提高其断裂韧性;使用亚微细且各向分布均匀氧化铝;提高氧化铝粉纯度,改善组织结构。这些都是增加氧化铝陶瓷韧性的有效手段。
市场上最常见的几种增韧母料有:
(1)丁苯橡胶(SBS):与PS,PP,PE,ABS,PBT等塑料都有良好的相容性。
(2)POE和EVA:在增韧效果上具有一定的相互替代性,在PP、PE的一般增韧应用中很多厂家主要考虑成本因素来选用。在PP的增韧效果上一般POE要略优于EVA。POE和EVA的某些不同特性适合产品除增韧外其他特殊的性能要求。在薄膜应用中,EVA具有较好的阻隔性,而POE一般没有;EVA可以提高PP的印染效果,但会降低耐老化性,而POE具有良好的耐老化性和优异的耐热性和耐寒性;POE的单位密度较小,体积价格低廉。
(3)高胶粉:化学结构 苯乙烯、丙烯晴-丁二烯橡胶,核壳型聚合物。
增韧聚合物 通过接枝,共混、形成互穿网络等方式而得到的具有高于原树脂冲击强度指标值的新型高分了材料.最常见的是用橡胶或弹性体与玻璃态刚性塑料共混增韧,如高抗冲聚苯乙烯HIPS)。