DCP:经乙醇与氯仿重结晶,国药集团化学试剂 有限公司;
DTBP:国药集团化学试剂有限公司。
1.2 主要设备及仪器
电子天平:AR2130型,梅特勒-托利多仪器有 限公司;
磁力搅拌器:S21-2型,上海司乐仪器公司;
DSC测试仪:DSC6200型,日本Seiko公司。
1.3 试样制备
(1)不同固化体系的制备
将1份固化剂加入UP(25g)中,磁力搅拌1h,使固化剂溶于树脂基体。
(2)不同液体PIB增韧UP体系的制备 由于未改性的液体PIB为非极性橡胶,当在UP 中的用量超过5份时会出现明显的不相容现象,所 以未改性的液体PIB的用量为0.5~5份,BPO为1 份,常温下将两者与UP(10g)在磁力搅拌作用下混 合均匀。
PIB-g-MAH和PIB-g-GMA均能增加液体PIB 的极性,且在UP中的用量可以更多而不引起明显 的相分离。故选用1~20份PIB-g-MAH或PIB-g- GMA,1份BPO与UP(10g)在常温磁力搅拌作用下 混合均匀。
1.4 性能测试
DSC测试:精确称取4mg样品,在升温速率 10℃/min下比较不同固化体系的最佳固化温度;在 10℃/min升温速率下测试液体PIB不同用量时共 混物的固化曲线。测试温度范围50~250℃。
凝胶时间(tgel)测定:取20gUP和0.2gBPO (DCP)混合搅拌均匀后放在不同温度的恒温箱中, 同时记时,当出现挑丝即断即失去流动性时,其对应 的时间即为凝胶时间tgel[9]。
2 结果与讨论
2.1 不同固化体系的固化行为
2.1.1 相同升温速率下不同固化体系比较
对于热固性塑料,其力学性能的优劣与固化行 为密切相关。笔者选用BPO、DCP和DTBP3种中 高温固化剂,没有选择低温固化剂的原因主要是考 虑到液体PIB的粘度随温度升高而大幅下降,而较 低的粘度意味着在UP中更容易均匀地分散进而起 到更好的增韧效果。但是固化温度也并非越高越 好,过高的固化温度在给成型工艺带来难度的同时 也容易造成UP中交联剂苯乙烯的挥发进而对环境 造成影响。图1示出在10℃/min升温速率下不同 固化剂对UP固化行为的影响。由图1可知,3种固化剂中BPO的最佳固化温度最低,为116.8℃,DCP 为132.2℃,DTBP为166.5℃。对于这3种固化体 系,DTBP所需的固化温度过高,BPO和DCP的固化 温度差别不是很大。为了进一步确定BPO和DCP 的差别,在接下来的研究中对BPO和DCP两种固化体系的活化能分别进行了计算。
2.1.2 BPO、DCP固化体系活化能的计算[10] 固化体系的活化能一般根据阿累尼乌斯方程演 化来计算,具体推导如下。
根据阿累尼乌斯方程:
分别对两个固化体系作图得到lntgel-1/T关系 曲线,见图2。由图2可得两条拟合曲线的斜率Ea/ R,进而求得BPO、DCP体系的Ea分别为48.3、52.6 kJ/mol。由此可见,BPO体系固化要容易一些,因而在接下来的研究中采用BPO固化剂。