现代商贸工业
Dec,2008 ModernBusinessTradeIndustry 2008年第12期
气相法 —,■I一氧化硅在胶衣树脂中的性能研究
路玉娟
(沈阳石蜡化工有限公司,辽宁沈阳110141)
摘要:通过气相法二氧化硅在胶衣树脂中的应用实验。重点研究影响不饱和树脂触变性和黏度的因素。同时测定树
脂浇铸体的各项力学性能并讨论了影响该性能的因素。此外。将国产的气相法二氧化硅与国外的同类产品进行比较。
关键词:气相法二氧化硅;胶
表
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树脂;触变性
中图分类号:TQ 文献标识码:A 文章编号:1672—3198(2008)12—0373—02
据中国UPR(不饱和树脂)行业协会对全国120多家树
脂企业的统计,全国UPR产量达到115万吨。目前,胶衣
树脂的应用十分广泛,当制造大型的玻璃钢制品例如大型
船舶、大型冷却塔、大型管道时,触变树脂是最佳选择。需
要指出的是,国外的树脂一般都具有良好的触变性,而国内
的树脂一般触变性很差,所以国内一些要求较高的企业选
择了进口树脂以达到自己的要求。
国内树脂出现这种现象主要的问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
一是材料的选择。
随着树脂产品的开发,例如乙烯基树脂、环氧改性树脂、透
明胶衣等的开发,单一的亲水性气相法二氧化硅(比表面积
为200m2/g)已不能满足用户的需要,所以必须向用户推荐
更适合的产品。一般而言,气相法二氧化硅有亲水性和疏
水性两大类。对于通用的邻苯型和问苯型不饱和树脂而
言,一般使用亲水性的产品。而对于极性树脂而言,建议使
用疏水性产品。此外,气相法二氧化硅的比表面积、树脂中
苯乙烯含量、助剂、钴盐以及透明要求、添加顺序等对气相
法二氧化硅的使用也有相当大的影响。在此希望用户在使
用气相法二氧化硅时,多询问供应商。以便选用更合适的材
料和工艺。二是分散。确保气相法二氧化硅在树脂中获得
适当的分散是让其有效发挥作用的关键,分散设计越好,则
有效性越好。
资料表明,胶衣树脂可使用亲水型气相法二氧化硅,它
具有极小颗粒粒径(原生颗粒粒径7—45nm)和极大比表面
积(200一380m2/g)。针对这一现状,本文主要介绍气相法
二氧化硅在树脂中的应用实验,研究影响不饱和树脂触变
性和黏度的因素。同时测定树脂浇铸体的各项力学性能并
讨论了影响该性能的因素。
l试验部分
(1)实验用原材料及配方。
196不饱和聚醣树脂、德国气褶法二氧化硅N20及沈
阳化工股份有限公司气相法二氧化硅A卜200及A卜
380、乙二醇(AR)、有机硅氧烷分散剂、消泡剂、过氧化甲乙
酮和环烷酸钴。实验用配方见表1。
表1实验用配方
物质名称 添加量(重量)
196不饱和聚醇树脂 100份
气相二氧化硅/% 2.5—3.5份
分散荆/% 0.2份
6800消泡剂/% 2.0份
过氧化甲乙酮/% 1.0份
环烷酸钴(4%)/% 1.0份
(2)仪器设备:三辊研磨机、高速搅拌机、电子秤、转子
黏度计(测量误差不超过各种黏度计的规定)、恒温水浴、温
度计、500ml烧杯。
(3)试样要求:均匀、无杂质、树脂中无气泡;数量准确。
(4)实验步骤。
①按实验比例称取气相法二氧化硅、分散剂、环烷酸
钻、过氧化甲乙酮备用,注意称量的准确性,误差不超过
0.Olg。
②将气相法二氧化硅、分散剂加入少量的不饱和聚醑
树脂中用三辊研磨机制备母体,然后将母体加入树脂中经
高速搅拌稀释到一定的比例。控制搅拌转速不低于2000r/
rain,搅拌5分钟。
③将搅拌完毕的试样温度调节到(25士0.5)℃,放人恒
温水浴中,选择适宜的黏度计(注意要保证读数落在刻度盘
的20%~90%之间),将黏度计的转子垂直浸入试样中心,
进行黏度测定并记录数据。见表2。
襄2树膳的黏度
舔加二氧 6r/raln时 60r/rain
实验编号 疆度℃
化硅型号 黠度mpa.s时嚣度.mpa.8
1 AS一200 24000 7200 26
2 AS一200 25000 7800 25
3 N20 24000 6700 25
④加人固化剂搅拌均匀后再加入促进剂,经过充分搅
拌后得到胶衣树脂。
2讨论
2.1胶衣树脂的粘度、触变性、流变性
测定了A卜200、A卜380在不同转速下的粘度。实
作者简介:路玉娟(1980一),女,甘肃庆阳人,沈阳石蜡化工有限公司助理工程师,主要从事石油催化热裂解研究。
..———373-.——
万方数据
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验发现,随着转速的增加,粘度降低;加入分散剂,体系粘度
降低,流动性更好。通过引入触变指数K来表征触变性,触
变指数越大,触变性越大。触变指数可由下面方法得到:用
旋转试粘度计,取同一转子,按照GB7193.1—87测定方法,
在6r/rain和60r/min下分别测定树脂体系的黏度。触变指
数可按下式计算
触变指数K—V1/耽
y1——6转黏度;Vz——60转黏度
即是转速为6rpm与60rpm时的粘度之比。通过测定
黏度并计算其触变指数见表3。
表3不饱和聚酯树脂的触变指数
Si02型号添加量/% 触变指散K 加1%乙二醇触变指数K
AS一200 2.5 3.8l 4.12
AS一200 3.O 4.31 4.60
AS一380 2.5 3.87 4.68
N20 2.5 4.32 5.53
注:AS一200、As_一380比表面积分别为200m2/g、380m2/g。
从表3可见,气相法二氧化硅用量越大,粘度越大,触
变指数越大。增加气相法二氧化硅用量会产生较多二氧化
硅粒子问的相互作用,因而有较高的表观粘度;随着比表面
积从200mz/g升到380m2/g,触变指数增加;若在体系中加
人乙二醇作为架桥剂,会加强二氧化硅网络,导致粘度进一
步增加。
胶衣树脂粘度和触变指数的影响因素比较多,但主要
是剪切分散力、搅拌速度、使用温度及所加填料的表面处理
情况。用母体法配制胶衣树脂,粘度可增加30一60%,触变
性会更大。
搅拌器的影响:将气相法二氧化硅与不饱和树脂混合
后,搅拌器对最终树脂体系的触变性有极大的影响。因为
它是气相法二氧化硅能否在树脂中充分分散,从而在整个
树脂中形成三向网络结构的关键。通常所用的锚形搅拌
器,因为气相法二氧化硅的颗粒很细,它在浸透时有很大的
比表面积,要使其在树脂体系中充分分散,就要求有较大的
能量,就必须使用高剪切力的搅拌器。但是需要注意的是,
由于高剪切力搅拌器有较高的能量输送给树脂体系,树脂
体系的温度逐渐升高,使用过程中应避免过热。
树脂体系温度的影响:在北方冬季采暖不足而夏季通
风条件差的生产车间里,其室温一般在10~35℃之间。在
此温度范围内,树脂体系的触变指数随温度的降低而降低,
如表4。
表4树脂体系黏度与温度的关系
树脂温度/ 气相二氧化硅用量/% 豁度6r/rain黏度60r/rain触变指数
30 3.5 lO.7 2.1 5.1
25 3.5 11.5 2.35 4.9
20.5 3.5 12.5 2.7
’
4.6
10.5 3.5 17.5 4.25 4.1
注:1.所甩气相法二氧化硅比表面积为200m2/g。
2.黏度测定用4#转子
一374一
南表4可以得出结论:树脂体系的触变随温度的下降
而下降,为了得到高触变的树脂产品必须控制好温度。树
脂体系的触变性随温度降低而下降的原因是气相二氧化硅
所形成的三向网络结构对温度的变化不敏感,但当温度下
降时,大分子链的无序热运动减弱,对剪切的阻力加大,使
树脂体系显示出的黏度就比较高的温度时为大,而这种作
用在剪切速率大时更为明显。所以,树脂体系的黏度值升
高的比例在60r/rain要比在6r/min时大,即触变指数下降。
2.2胶衣树脂浇铸体的机械性能
按GB2567—1995制备胶衣树脂浇铸体试验样条,测
定了加乙二醇前后的拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂延伸
率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度,实验结果列于表5。
表5胶衣树脂力学性能测试结果
拉伸强度 拉伸弹性模 断裂延伸 学曲强 弯曲摸 冲击强
si(b曝加量/%
/Mpa 量/Mpa 率/% 度/Mpa 蕞IMps度/KJ·ITI--z
空自 60.7 2148 12.2 77.2 2096 8.7
AS一2002.8 72.2 3517 12.6 96.4 2812 19.7
^卜3802.S 64.4 2849 9.0 83.9 1759 9.8
N202.5 73.1 3157 12.8 85.8 2738 15.7
从表5可见,加气相二氧化硅后,力学性能大大改善,
尤其以添加量为2.sO的Nz0和添加量为2.8%的AS一
200最显著。与不加Si02相比较,拉伸强度可提高18.9%,
拉伸弹性模量60%以上,弯曲强度及模量可提高25%,冲
击强度提高125%。这种现象的产生是由于气相法二氧化
硅的表面存在硅氧烷和羟基官能团,在一定条件下能形成
氢键。当二氧化硅在不饱和聚酯中分散时,聚集体相互作
用组成一种中间“链”结构。最终,在树脂静止时足够的相
互作用形成期望的网络结构,故使添加纳米Si02的树脂材
料强度、韧性、延展性均大大提高,即表现在拉伸强度、弯曲
强度、冲击强度等性能的提高。
3 结论
通过本次实验得出以下三点结论:
(1)将气相法二氧化硅加入到不饱和树脂中,确保充分
分散、适宜的温度,则树脂体系的黏度和触变性的得到了很
大的提高,各项应用性能完全可以达到用户的需求。
(2)加入气相法二氧化硅的胶衣树脂,在力学性能上大
大改善,其中二氧化硅的填加量最佳范围是2.5~3.0%。
(3)本实验将沈阳化工股份有限公司的气相法二氧化
硅产品与德国瓦克的进行比较,说明国产的气相法二氧化
硅已达到了国际水平,可以满足树脂用户的要求。
万方数据