AEROSIL 气相二氧化硅 在胶衣树脂中的应用

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近年来随着玻璃钢工业的迅速发展，对玻璃钢制品的质量和外观和表面胶衣层提出了更高的要求。胶衣树脂是不饱和聚酯中的一个特殊品种。它起保护制品，延长使用寿命的作用，因此应具有良好的拉伸强度，抗弯曲性能及耐水、耐热等性能。

胶衣树脂可使用亲水型气相二氧化硅。它具有极小颗粒粒径（原生颗粒粒径7－45nm）和极大比表面积（200-380m[sup]2[/sup]/g)。本文主要研究了纳米级二氧化硅、乙二醇对胶衣树脂触变性及树脂浇铸体力学性能的影响。

2试验部分
2．1实验用原材料及配方
原材料有福田公司3388#不饱和聚酯树脂、德国德固赛公司A200及A380气相二氧化硅、乙二醇（AR）、道康宁公司有机硅氧烷分散剂、德谦公司6800消泡剂、过氧化甲乙酮和环烷酸钴。实验用配方见表1。

表1 实验用配方

3388#不饱和聚酯树脂	100份
气相二氧化硅/%	2.5-3.5
分散剂/%	0.2
6800消泡剂/%	2.0
过氧化甲乙酮/%	1
环烷酸钴（4%）/%	1

使用纳米SiO2的关键是确保其在不饱和聚酯树脂中达到良好的分散，分散越好，则触变指数越大，力学强度越高。分散设备有超声均化仪、三辊研磨机、砂磨机、胶体磨、高速剪切搅拌机等。本文首先将气相二氧化硅、分散剂加入少量的不饱和聚酯树脂中用三辊研磨机制备母体，然后将母体加入树脂中经高速搅拌稀释到一定的比例。该工艺分散时剪切力较大，粘度更高，气相二氧化硅的分散较好。

2．3性能检测
粘度用美国Brookfield粘度仪测量；分散性用JSM－6330F扫描电镜观察；拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂延伸率按GB2568－1995标准，弯曲强度及模量按GB2570－1995标准在英国Hounsfieid HT-10万能试验机上测量，并测试了冲击强度。

3结果与讨论
3．1胶衣树脂的粘度、触变性、流变性
本文测定了A200，A380在不同转速下的粘度。实验发现，随着转速的增加，粘度降低；加入分散剂，体系粘度降低，流动性更好。通过引入触变指数K来表征触变性，触变指数越大，触变性越大。触变指数是转速为6rpm与60rpm时的粘度之比。在6rpm的粘度见图1，通过计算其触变指数见表2。

表2 不饱和聚酯的触变指数

sio[sub]2[/sub]型号	添加量/%	触变指数K	加1%乙二醇触变指数K
A200	2.5	3.81	4.12
A200	2.8	4.26	4.37
A200	3.0	4.31	4.60
A200	3.2	4.65	4.80
A380	2.5	3.87	4.68
N20	2.5	4.32	5.53
沉淀	2.5	1.25

注：A200，A380比表面积分别为200、380m2／g。

从表2和图1可见，气相二氧化硅用量越大，粘度越大，触变指数越大。增加气相二氧化硅用量会产生较多二氧化硅粒子间的相互作用，因而有较高的表观粘度；随着比表面积从200m2／g升到380m2／g，触变指数增加；若在体系中加入乙二醇作为架桥剂，会加强二氧化硅网络，导致粘度进一步增加。沉淀法二氧化硅的K为1．25，较气相法的K低许多，这也说明了在胶衣树脂中用沉淀法二氧化硅不适合。

图I Si02添加量对粘度的影响
图2胶衣树脂剪切应力与剪切速率的关系

胶衣树脂粘度和触变指数的影响因素比较多，但主要是剪切分散力、搅拌速度、使用温度及所加填料的表面处理情况。用母体法配制胶衣树脂，粘度可增加30－60％，触变性会更大。胶衣树脂剪切应力与剪切速率的关系见图2。从图2可见，不加二氧化硅的胶衣树脂的剪切应力与剪切速率呈一次函数关系，加了二氧化硅后胶衣树脂变为假塑性流体。
3．2胶衣树脂浇铸体的机械性能
按GB 2567－1995制备胶衣树脂浇铸体试验样条，测定了加乙二醇前后的拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂延伸率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度，实验结果列于表3。

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气相法二氧化硅：(DEGUSSA)
亲水性：AEROSIL: A150    A200   A300   A380
疏水性：AEROSIL: R972    R974   R202   R805   R812   R812S   R104   R106   AEROSIL: R8200   R816    R709   R711   R7200
金属氧化物：
Aluminium Oxide C (气相三氧化二铝)
TitaniumDioxide P25 (气相二氧化钛)
沉淀二氧化硅：法国罗地亚Z142 HL20  HL30
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