淺談丁苯樹脂的合成及其玻璃纖維增強塑料

謝寶東

廣東眾和化塑有限公司 廣東茂名 525000

摘要：伴隨著我國社會經濟的不斷發展，也相應的促進了我國化工行業的發展。丁苯樹脂在化工行業應用中具有非常大的優勢，并且被廣泛的應用與化工制造中。本文主要針對于丁苯樹脂的合成極其玻璃纖維增強塑料進行了相關方面的分析和研究，希望通過本文的探討，能夠進一步促進化工行業的良好發展。

關鍵詞：丁苯樹脂；合成；玻璃纖維；增強塑料

前言

在玻璃纖維增強塑料的制造過程中，需要應用到丁苯樹脂，因此，需要對丁苯樹脂的合成原理及其玻璃纖維增強塑料的制造方法進行研究，全面的做好相關的化工制造工作。

1 丁苯樹脂的合成

1.1 丁苯樹脂的原材料配比

丁苯樹脂屬于純碳氫結構的共聚物，通過乙烯基單體與樹脂外雙鍵的交聯固化，能夠制成玻璃纖維增強塑料，如，層壓晶、管材等，具有較強的介電性能、耐腐蝕性、吸水性小等優點[1]。丁苯樹脂的原材料配比主要由丁二烯（含量>99%）80%、20號汽油（或甲苯，且無水）200%、二氧陸環（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 丁苯樹脂的性能指標

丁苯樹脂在配置性能指標的過程中，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脂溶劑的情況下，聚合后的樹脂分子量較高，聚合物呈現出黃色透明粘稠狀，加乙烯基單體進行交聯后的聚合物的粘度比較適合做玻璃纖維增強塑料而用的膠粘劑；而采用甲苯作為丁苯樹脂溶劑的情況下，聚合后的樹脂分力量較低，呈現出的是淡黃色的粘稠液。兩種丁苯樹脂的性能指標如下（如表1所示）：

表1 丁苯樹脂性能表

酸堿值 碘值 外雙鍵（%） 內雙鍵（%） 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 丁苯樹脂玻璃纖維增強塑料的制法以及性能分析

2.1 丁苯樹脂的固化和凝膠化

本節主要針對三種乙烯基單體的交聯劑對聚合物丁苯樹脂的反應溫度、最小固化時間以及凝膠速度進行測定，并通過下圖來分析幾者之間的關系（如圖1、圖2所示）。

圖1 乙烯基單體交聯劑對聚合物丁苯樹脂的最小固化時間影響

圖2 乙烯基單體交聯劑對聚合物丁苯樹脂的凝膠時間影響

2.2 引發劑對聚合物丁苯樹脂固化、凝膠化的影響

引發劑是乙烯基單體與丁苯樹脂進行交聯過程中采用的重要材料，常用的引發劑主要有過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基等，當然，引發劑的使用不僅局限在單一的材料，可同時采用兩種或兩種以上的材料混合物作為引發劑[2]。通過大量的實驗證明，如果增加引發劑的濃度，那么，聚合物丁苯樹脂的固化、凝膠的速度也會加快；如果引發劑濃度大于4%的話，對丁苯樹脂的固化以及凝膠不會造成太大的影響，而在引發劑濃度低于2%的話，就會造成丁苯樹脂材料得不到充分的硬化。另外，在使用引發劑的過程中，要注意對濃度的控制，因為濃度過大就會產生放熱劇烈的現象，會導致丁苯樹脂中形成大量的氣泡，這對聚合物工藝成型極為不利，正常來說引發劑濃度選擇4%為最佳濃度，不僅有利于工藝成型，還能增強玻璃纖維塑料的性能[3]。

2.3 丁苯樹脂交聯固化的性能

丁苯樹脂玻璃纖維增強塑料被很多行業所使用，其中熱穩定性相對來說比較重要。將丁苯樹脂與引發劑、交聯劑等材料混合之后，再對其進行加熱固化，并將其固化的產物進行粉碎篩選，篩選孔要根據實際情況進行選取，一般采用80～100孔/時2，將篩選成粉狀樹脂之后放到熱天平中，并以每小時100℃的升溫速度對丁苯樹脂進行加熱，在大旗下的熱失重對丁苯樹脂的熱穩定性進行評價[4]。通過評價實驗分析，丁苯樹脂的熱穩定性在大氣下的溫度熱分析大致為235℃～255℃，在本次的分析中，丁苯樹脂的溫度前后相對失重在1.3%～2.4%。另外，針對丁苯樹脂交聯固化物的電性能、機械性能進行分析，具體如下表（如表2所示）：

表2 丁苯樹脂交聯固化物的電性能、機械性能分析

抗壓強度 介電損耗角正切 耐熱 比重 靜彎曲

強度 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 丁苯樹脂玻璃纖維增強塑料的制造工藝

丁苯樹脂玻璃纖維增強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。對于膠料配置比例來說，其中采用的材料有多種，如，乙烯基甲苯40%、過氧化二異丙苯2%、過氧化環已酮2%、過氧化二叔丁基2%、丁苯樹脂60%、二乙烯基苯7%。膠料配置比例非常重要，要嚴格按照相關工藝進行配置，否則會對后期的成型工藝造成影響。對于成型工藝來說，要先將通過有機硅烷處理過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，再將丁苯樹脂膠液均勻的涂抹到已經處理好的玻璃布上，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脂以及產生的氣泡進行有效的控制，然后再將其放入烘箱中進行加入固化處理，在這里需要注意的是固化條件要符合標準，否則很難成型，首先要將烘箱設置到80℃，并支持8小時左右，其次在將溫度升高至100℃，持續2小時加熱，再將溫度升高至120℃，加熱持續2小時，再次將溫度提升至150℃，持續加熱16小時至24小時，最后將烘箱溫度升高至175℃，持續加熱1小時之后，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 丁苯樹脂玻璃纖維塑料的性能

針對丁苯樹脂玻璃纖維塑料的性能來說，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）：