淺談丁苯樹(shù)脂的合成及其玻璃纖維增強(qiáng)塑料

謝寶東

廣東眾和化塑有限公司 廣東茂名 525000

摘要：伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，也相應(yīng)的促進(jìn)了我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展。丁苯樹(shù)脂在化工行業(yè)應(yīng)用中具有非常大的優(yōu)勢(shì)，并且被廣泛的應(yīng)用與化工制造中。本文主要針對(duì)于丁苯樹(shù)脂的合成極其玻璃纖維增強(qiáng)塑料進(jìn)行了相關(guān)方面的分析和研究，希望通過(guò)本文的探討，能夠進(jìn)一步促進(jìn)化工行業(yè)的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：丁苯樹(shù)脂；合成；玻璃纖維；增強(qiáng)塑料

前言

在玻璃纖維增強(qiáng)塑料的制造過(guò)程中，需要應(yīng)用到丁苯樹(shù)脂，因此，需要對(duì)丁苯樹(shù)脂的合成原理及其玻璃纖維增強(qiáng)塑料的制造方法進(jìn)行研究，全面的做好相關(guān)的化工制造工作。

1 丁苯樹(shù)脂的合成

1.1 丁苯樹(shù)脂的原材料配比

丁苯樹(shù)脂屬于純碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)的共聚物，通過(guò)乙烯基單體與樹(shù)脂外雙鍵的交聯(lián)固化，能夠制成玻璃纖維增強(qiáng)塑料，如，層壓晶、管材等，具有較強(qiáng)的介電性能、耐腐蝕性、吸水性小等優(yōu)點(diǎn)[1]。丁苯樹(shù)脂的原材料配比主要由丁二烯（含量>99%）80%、20號(hào)汽油（或甲苯，且無(wú)水）200%、二氧陸環(huán)（分析純）20%、苯乙烯（精制）20%、金屬鈉（<0.2mm）、異丙醇（分析純）0.2%等。

1.2 丁苯樹(shù)脂的性能指標(biāo)

丁苯樹(shù)脂在配置性能指標(biāo)的過(guò)程中，主要分為兩種溶劑，一種是汽油，另一種是甲苯。在采用汽油作為丁苯樹(shù)脂溶劑的情況下，聚合后的樹(shù)脂分子量較高，聚合物呈現(xiàn)出黃色透明粘稠狀，加乙烯基單體進(jìn)行交聯(lián)后的聚合物的粘度比較適合做玻璃纖維增強(qiáng)塑料而用的膠粘劑；而采用甲苯作為丁苯樹(shù)脂溶劑的情況下，聚合后的樹(shù)脂分力量較低，呈現(xiàn)出的是淡黃色的粘稠液。兩種丁苯樹(shù)脂的性能指標(biāo)如下（如表1所示）：

表1 丁苯樹(shù)脂性能表

酸堿值 碘值 外雙鍵（%） 內(nèi)雙鍵（%） 比重 特性粘度 折光率 含氧值

汽油溶劑 0 325～365 55～65 45～55 0.95 17.8～20.5 1.5472～1.5503 0

甲苯溶劑 0 265～275 0.95 6.3～8.7 1.5430～1.5511 0

2 丁苯樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)塑料的制法以及性能分析

2.1 丁苯樹(shù)脂的固化和凝膠化

本節(jié)主要針對(duì)三種乙烯基單體的交聯(lián)劑對(duì)聚合物丁苯樹(shù)脂的反應(yīng)溫度、最小固化時(shí)間以及凝膠速度進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)下圖來(lái)分析幾者之間的關(guān)系（如圖1、圖2所示）。

圖1 乙烯基單體交聯(lián)劑對(duì)聚合物丁苯樹(shù)脂的最小固化時(shí)間影響

圖2 乙烯基單體交聯(lián)劑對(duì)聚合物丁苯樹(shù)脂的凝膠時(shí)間影響

2.2 引發(fā)劑對(duì)聚合物丁苯樹(shù)脂固化、凝膠化的影響

引發(fā)劑是乙烯基單體與丁苯樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)過(guò)程中采用的重要材料，常用的引發(fā)劑主要有過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化二叔丁基等，當(dāng)然，引發(fā)劑的使用不僅局限在單一的材料，可同時(shí)采用兩種或兩種以上的材料混合物作為引發(fā)劑[2]。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，如果增加引發(fā)劑的濃度，那么，聚合物丁苯樹(shù)脂的固化、凝膠的速度也會(huì)加快；如果引發(fā)劑濃度大于4%的話，對(duì)丁苯樹(shù)脂的固化以及凝膠不會(huì)造成太大的影響，而在引發(fā)劑濃度低于2%的話，就會(huì)造成丁苯樹(shù)脂材料得不到充分的硬化。另外，在使用引發(fā)劑的過(guò)程中，要注意對(duì)濃度的控制，因?yàn)闈舛冗^(guò)大就會(huì)產(chǎn)生放熱劇烈的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致丁苯樹(shù)脂中形成大量的氣泡，這對(duì)聚合物工藝成型極為不利，正常來(lái)說(shuō)引發(fā)劑濃度選擇4%為最佳濃度，不僅有利于工藝成型，還能增強(qiáng)玻璃纖維塑料的性能[3]。

2.3 丁苯樹(shù)脂交聯(lián)固化的性能

丁苯樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)塑料被很多行業(yè)所使用，其中熱穩(wěn)定性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較重要。將丁苯樹(shù)脂與引發(fā)劑、交聯(lián)劑等材料混合之后，再對(duì)其進(jìn)行加熱固化，并將其固化的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎篩選，篩選孔要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，一般采用80～100孔/時(shí)2，將篩選成粉狀樹(shù)脂之后放到熱天平中，并以每小時(shí)100℃的升溫速度對(duì)丁苯樹(shù)脂進(jìn)行加熱，在大旗下的熱失重對(duì)丁苯樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。通過(guò)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)分析，丁苯樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性在大氣下的溫度熱分析大致為235℃～255℃，在本次的分析中，丁苯樹(shù)脂的溫度前后相對(duì)失重在1.3%～2.4%。另外，針對(duì)丁苯樹(shù)脂交聯(lián)固化物的電性能、機(jī)械性能進(jìn)行分析，具體如下表（如表2所示）：

表2 丁苯樹(shù)脂交聯(lián)固化物的電性能、機(jī)械性能分析

抗壓強(qiáng)度 介電損耗角正切 耐熱 比重 靜彎曲

強(qiáng)度 介電常熟

乙烯基

甲苯 1243 1.29×10-3 92 1.05 514 2.91

苯乙烯 1604 1.48×10-3 100 1.08 683 2.84

2.4 丁苯樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)塑料的制造工藝

丁苯樹(shù)脂玻璃纖維增強(qiáng)塑料的制造工藝一方面要注重膠料的配置比例，另一方面就是成型工藝。對(duì)于膠料配置比例來(lái)說(shuō)，其中采用的材料有多種，如，乙烯基甲苯40%、過(guò)氧化二異丙苯2%、過(guò)氧化環(huán)已酮2%、過(guò)氧化二叔丁基2%、丁苯樹(shù)脂60%、二乙烯基苯7%。膠料配置比例非常重要，要嚴(yán)格按照相關(guān)工藝進(jìn)行配置，否則會(huì)對(duì)后期的成型工藝造成影響。對(duì)于成型工藝來(lái)說(shuō)，要先將通過(guò)有機(jī)硅烷處理過(guò)的玻璃布按照要求剪成指定的大小，并用烘箱將玻璃布中表面的水分烘干，再將丁苯樹(shù)脂膠液均勻的涂抹到已經(jīng)處理好的玻璃布上，按照要求用玻璃紙作出脫模劑，將交叉重疊后多余的的丁苯樹(shù)脂以及產(chǎn)生的氣泡進(jìn)行有效的控制，然后再將其放入烘箱中進(jìn)行加入固化處理，在這里需要注意的是固化條件要符合標(biāo)準(zhǔn)，否則很難成型，首先要將烘箱設(shè)置到80℃，并支持8小時(shí)左右，其次在將溫度升高至100℃，持續(xù)2小時(shí)加熱，再將溫度升高至120℃，加熱持續(xù)2小時(shí)，再次將溫度提升至150℃，持續(xù)加熱16小時(shí)至24小時(shí)，最后將烘箱溫度升高至175℃，持續(xù)加熱1小時(shí)之后，讓成型的材料冷卻至室溫既可將其取出投入使用[5-6]。

2.5 丁苯樹(shù)脂玻璃纖維塑料的性能

針對(duì)丁苯樹(shù)脂玻璃纖維塑料的性能來(lái)說(shuō)，其膠量含量為36%～39%，比重為1.55～1.69，玻璃纖維塑料性能分析具體如下表（如表3所示）：