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1、30工程塑料应用2010年,第38卷,第4期新型环氧树脂泡沫塑料制备及其性能研究王宝春郑威袁秀梅王小兵孔令美刘丽慧齐燕燕(中国兵器工业集团第五三研究所,济南250031)摘要采用两步法制备环氧(EP)树脂泡沫塑料,并对其结构和性能进行了表征。结果表明,EP固化完全,观察-13不到827cm处环氧基的特征峰。所得的EP泡沫塑料为闭孔结构,泡孔均匀,密度最低可达0.14g/cm,玻璃化转变温度为107℃,起始分解温度为352.5℃。关键词环氧树脂泡沫塑料制备性能环氧(EP)树脂泡沫塑料具有力学性能好、耐水1.3试样制备[1-2]性及耐化学药品性能优异、
2、热稳定性高等特点,将EP与DDM按一定比例加热混合均匀,放入可用于特殊场合的保温隔热材料、轻质高强复合夹烘箱中在设定温度下预聚20min。将发泡剂OBSH芯板和电工绝缘材料等,弥补了传统保温材料防火及其它助剂配成稳定的混合溶液,在预聚反应完成性能差、污染环境及适用范围窄等缺陷,在建筑、交后连同聚酰胺固化剂一起加入预聚树脂体系中混合[3]通、工业及国防等领域具有广阔的应用前景。目均匀,倒入模具中进行发泡。在设定温度下发泡10前,所能查到的EP泡沫塑料供应商只有Hysol和min,发泡完成后,放在室温下冷却,然后制成标准试Sicomin两家公司,国内外
3、对EP泡沫塑料的报道多样。[4]集中于中高密度EP泡沫塑料,E.M.Russick等利1.4性能测试用混合树脂及复合固化剂制备出密度在0.16～0.39利用FTIR对试样的结构进行分析;3g/cm的EP泡沫塑料,而国内对于密度在0.1～0.2利用SEM对试样的微观结构进行观察和拍照;3g/cm的EP泡沫塑料尚未见有报道。利用DSC仪测定试样的玻璃化转变温度(Tg)笔者以双酚A型EP为基体,采用预聚工艺制和分解温度;备了EP泡沫塑料,对其微观结构、力学性能等进行压缩强度按GB/T8813-2008测试,试样尺寸了表征和分析。为50mm×55mm×17
4、mm,加载速度为2mm/min,1实验部分取试样变形量10%时的测试值;1.1主要原材料剪切强度按GB/T1455-2005测试;双酚A型EP:蓝星新材料无锡树脂厂;弯曲性能按GB/T8812-1988测试。二氨基二苯基甲烷(DDM):深圳市东方富地贸2结果与讨论易有限公司;2.1制备方法的选择4,4′2氧代双苯基磺酰肼(OBSH):上海森贸工制备EP泡沫塑料的方法按反应过程可分为两贸有限公司;类,即一步法和两步法,其中两步法由预聚和发泡固乳化剂:OP-10,天津市光复精细化工研究所。化两个过程组成。试验发现,由于反应初期EP树1.2主要设备、仪器
5、脂粘度低,泡孔壁膜强度也很低,采用一步法形成的烘箱:ZB101型,淄博仪表厂;泡孔结构不稳定,容易破裂、倒塌或形成大孔洞。另差示扫描量热(DSC)仪:NETZSCH-DSC204外,一步法制备过程中放热反应产生的大量热量不[5]型,德国耐驰公司;易散发,容易造成爆聚、焦烧。而两步法可以很扫描电子显微镜(SEM):QUANTA200型,荷兰好地解决这个问题。在预聚过程中,树脂体系经过FEI公司;链增长、支化和部分交联达到一定的固化度、粘度,傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪:Magna-750足以支撑发泡固化过程中所产生的气泡。在发泡固型,美国Nico
6、let公司;化过程中,发泡剂分解产生气体,泡孔均匀长大、不动态材料试验机:Model8032型,英国Instron公司。收稿日期:2010201217王宝春,等:新型环氧树脂泡沫塑料制备及其性能研究31破裂。预聚反应使体系散发掉部分反应热,可以减少发泡固化过程中的热量集中,避免烧焦,使反应更加平稳而形成均匀、稳定的泡孔结构。由两步法制得的EP泡沫塑料如图1所示。图1两步法制得的EP泡沫塑料2.2FTIR分析图2为120℃下热处理2h后的EP泡沫塑料的33密度:a—0.28g/cm;b—0.18g/cm;FTIR谱图。33c—0.16g/cm;d—0
7、.15g/m图3不同密度的EP泡沫塑料的SEM照片不同密度的EP泡沫塑料的力学性能如表1所示。表1不同密度的EP泡沫塑料的力学性能密度/压缩强度/剪切强度/弯曲断裂负荷/试样编号-3g·cmMPaMPaNA0.140.810.7685B0.162.100.82135图2EP泡沫塑料的FTIR谱图C0.182.300.85150-1由图2可以看出,827cm处为双酚A型EP由表1可知,随着密度的增加,泡沫塑料的压缩-1中对位取代苯环的特征吸收峰,1247cm处为苯醚强度、剪切强度、弯曲断裂负荷均出现增大的趋势。-1的特征吸收峰,1033cm处为脂肪醚
8、的吸收峰。可当密度为0.16g/cm3时,泡沫的综合性能最好。-1以发现,910～917cm处环氧基的吸收峰已消失,图4、
