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环氧树脂紫外线黄变降解分析

浏览: 作者: 来源: 时间:2022-12-23 分类:
以往解决环氧树脂的耐候性,大多从环氧树脂与固化剂着手,开发耐候性更强的改性环氧树脂更耐黄变的改性脂环族固化剂等,但这些产品成本高,应用范围窄不符合经济效益,如何通过光稳定剂与抗氧剂提高环氧制品的耐黄变性能,扩大应用范围,具有经济与实用价值

  环氧树脂是通用型热固性树脂,但普通的环氧树脂耐候性差,易黄变易老化,户外使用一段时间即出现表面失去光泽、出现龟裂、强度降低、性能下降等。以往解决环氧树脂的耐候性,大多从环氧树脂与固化剂着手,开发耐候性更强的改性环氧树脂、更耐黄变的改性脂环族固化剂等,但这些产品成本高,应用范围窄、不符合经济效益,如何通过光稳定剂与抗氧剂提高环氧制品的耐黄变性能,扩大应用范围,具有经济与实用价值。

  在热固性树脂添加抗黄变助剂,它要求添加剂呈液体加入,如果使用固体加入,则要求它与环氧体系各组分能溶解且相容性良好,这会使得材料的稳定性研究复杂化。

(一)环氧化合物的光降解

外国学者V. B elleger和 J. V erdu对通用的双酚 A 型 环氧化合物和胺类的固化产物的光氧化行为进行了 研究。其环氧化合物的结构如式 1所示。

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式中X可为异丙基 (按其n的大小环氧化合物分为A和B)或次甲基 (环氧化合物C), Z为次甲基 (二氨基二苯甲烷, DDM ), 氧 (二氨基二苯醚, DDE ), 砜基 (二氨基二苯砜, DDS)。

将环氧化合物 A、 B、 C 与与固化剂 DDM、 DDE、DDS按化学计量配合浇铸成膜, 在(31±1)°C下进行辐照试验, 试样中羰基和酰胺基含量随时 间的延长而增加, 固化剂采用 DDS时样品中羰基 和酰胺基的含量增加最慢, 这可能与 DDS分子中 硫原子的稳定性较大有关, 另外, 辐照后的膜色泽 变深。其原因可能有下列几个方面:

1)环氧树脂分子中的缩水甘油醚基被氧化, 氧化的产物经光 - Fries重排生成邻羟基二苯酮类 生色化合物 (反应见式 3)。

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2)环氧树脂份子中胺的部分被氧化成含有共轭体系的生色物(见式4)。

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3)固化剂分子被氧化

这种情况因固化剂分子结构不同而异,使用DDM时比较严重,因其分子中的次甲基易被氧化为酮或其他含有共轭体系的生色物(见式5)。

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Borg - Warner公司对以二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚和以二氨基二本砜DDS为固化剂的环氧树脂进行紫外线和电子辐射,其化学结构见式6。

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该环氧化合物有 4个环氧基, 反应性高, 固化 后产物的交联度高, 耐温性高。 所用试样为石墨纤维 ( Hercu les Inc. 公司产 品, 商品名 T300)增强的四层复合层压材料, 比较用树脂有 2种: F iberite 934 (纯 MY720)和 Narm co 5208(除 MY720 外还含有少量的双酚 A 型环氧 物 ), 2种层压材料分别用 934 /T300(树脂质量分 数为 451% ) 和 5208 /T300 ( 树 脂 质 量 分 数 为 328% )表示。 该公司以 960ESH (相当于日照 960 h) 的紫外 线强度和 10 7 Gy的电子辐射强度对试样进行试验, 试样释放出的挥发物的情况如表 1所示。 表 1 石墨纤维增强环氧树脂的紫外线和电子辐照实验结果

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从表 1可见, 5208 /T300增强材料在紫外线和 电子辐照后的分解产物量远远高于 934 /T300, 以 苯为例, 前者为 1 190, 后者仅为 979, 这是由于 5208树脂中含有双酚 A 型环氧物所致, 其分子中 的异丙基桥稳定性较差易分解成苯类化合物。


文章来源:《环氧树脂降解与稳定化研究进展》