CTBN能高效增韧环氧树脂,但使用起来并不简单,因为它良好增韧存在3个前提:
1 CTBN必须充分均匀的分布于环氧树脂中。
2 其端羧基必须在增韧过程中与环氧树脂反应,否则效果还不如普通丁腈橡胶。
3 固化结束后,弹性体必须和树脂固化物分离,如此才能做到良好增韧外,对固化物本身的性能影响最小。
其后的推广运用实践表明,正是以上3点,尤其是后两点,极大的限制了产品的运用。
首先需要面对的是端羧基与环氧基的反应:
1 该反应需要高温条件,低于100摄氏度时反应活性很低。
这显然限制了其实际应用,因为很多产品需要在100度以内固化,甚至是常温固化。
2 即使是180摄氏度的条件下CTBN与树脂单独反应,依据所增韧的对象不同,该反应需要2--6个小时才能完成90%以上。
实际状况下,即使不考虑温度,很多工艺无法满足以上时间上的要求,有些甚至要求快固。
这个条件是指CTBN单独与环氧树脂反应,实际上,树脂的固化速度远远快于此反应的速度,往往羧基与环氧基的反应还刚完成不到一半,体系固化就已经基本结束。
为解决好弹性体与树脂的连接问题,通用的办法是首先让CTBN与环氧树脂在没有固化剂的条件下单独反应,称为"预聚"。预聚工作并不简单:
1 使用者需要为每一种环氧树脂设计与研究出一个预聚的方案。
2 CTBN预聚由于在高温下进行,因此需要阻止分子自身的交联(否则会失去增韧效率),既要充分预聚,又要阻止交联,这需要良好的技术水平与控制条件。
3 预聚需要密闭与充氮环境,并选择合理的催化剂。
4 预聚过程中,原本单独的CTBN分子会通过环氧树脂进行串联。
5 预聚过程中,树脂与增韧剂混合体系的粘度会急升,最高的预聚水平是使用80%CTBN与20%环氧树脂预聚,得到100%有效含量的端环氧产品,但该产品的粘度极高,常温下为130万cps,70摄氏度下还有70万cps,甚至无法从设备中取出,因而无法商业化。
很显然,预聚的目的就是为了获得端环氧反应性液体丁腈橡胶(ETBN),也因为以上原因,目前市场上的产品都是40%CTBN含量的产品。
2005年,一种100%有效含量的ETBN产品在我国北京诞生,该产品也是世界上第一款有效含量为100%的端环氧反应性液体丁腈橡胶,2010年,该产品开始推向民用领域。
顾名思义,端环氧反应性液体丁腈橡胶是一种环氧基封端的弹性体,它应用于环氧树脂增韧时,有如下特点:
首先,使用ETBN不需要考虑与树脂连接的问题,使用者只需要考虑固化就可以了,显然,固化温度与固化剂以及固化时间等不会对其使用有任何限制。
其次,100%有效含量的ETBN产品可以用于任意环氧树脂的增韧,而不必像CTBN那样,使用前必须先和使用对象预聚。
第三,我国生产的ETBN为完全独立分子的液体丁腈橡胶,从根本上解决了所有预聚体的如下使用问题:
1 预聚体虽然在环氧树脂中溶解方便,但并不能良好分散。
2 被预聚连接的弹性体无法在固化过程中和树脂分离。
3 CHX100型ETBN常温粘度为50万cps,和相同丙烯晴含量的CTBN完全一样。
以上两点,正是所有同类产品所急待解决的。
主要产品技术指标:
1、端环氧液体丁腈橡胶含量/% 100
2、粘度/cps 500,000
3、丙烯腈含量/% 24~25
4、环氧官能度 ::2.0
5、P含量/% ≤0.01