对环氧树脂增韧改性方法的研究

对环氧树脂增韧改性方法的研究
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吴庆娜
(黑龙江中盟化工有限公司,黑龙江安达　151400)
摘　要:介绍了环氧树脂增韧改性的一些新方法,包括热塑性树脂增韧、互穿网络增韧、热致性液晶增韧、原位聚合增韧、核壳结构聚合物增韧等,并对其中的增韧机理作了简浅的总结分析。

关键词:环氧树脂;增韧;改性
中图分类号:T E38 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0008—01
环氧树脂(EP)是一种热固性树脂,因具有优异的粘接性、机械强度、电绝缘性等特性,而广泛应用于电子材料的浇注、封装以及涂料、胶粘剂、复合材料基体等方面。

由于纯环氧树脂具有高的交联结构,因而存在质脆,耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点,难以满足工程技术的要求,使其应用受到一定限制,因此对环氧树脂的改性工作一直是各方研究的热门课题。

1　热塑性树脂增韧环氧树脂
采用热塑性树脂改性环氧树脂,其研究始于80年代。

使用较多的有聚砜醚(PES)、聚砜(P SF)、聚酰亚胺醚(PEI)、聚酮醚(PEK)、聚苯醚(P PO)等热塑性工程塑料,人们发现它们对环氧树脂的改性效果显著。

这些热塑性树脂不仅具有较好的韧性,而且模量和耐热性较高,作为增韧剂加入到环氧树脂中同样能形成颗粒分散相,它们的加入使环氧树脂的韧性得到提高,而且不影响环氧固化物的模量和耐热性。

热塑性树脂增韧环氧树脂的机理和橡胶增韧环氧树脂的机理没有实质性差别,一般仍可用孔洞剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量理论。

但是,热塑性树脂增韧环氧树脂时,基体对增韧效果影响较小,而分散相热塑性树脂颗粒对增韧的贡献起着主导作用。

2　使环氧树脂形成互穿网络聚合物(IP N)
国内外对环氧树脂的互穿网络聚合物体系进行了大量的研究,其中包括:环氧树脂-丙烯酸酯体系、环氧树脂-聚氨酯体系、环氧树脂-酚醛树脂体系和环氧树脂-聚苯硫醚体系等,增韧效果满意。

主要表现在环氧树脂增韧后,不但抗冲击强度提高,而且抗拉强度不降低或略有提高,这是一般增韧技术无法做到的。

国内专家于浩等对同步法制造的环氧树脂/聚氨酯(EP/P UR)IPN进行了研究,发现EP/PU R配比(质量比)在90/10时,IPN体系剪切强度、拉伸强度出现极大值,耐冲击强度在质量比EP/PU R=95/ 5时最高。

并对不同聚合物组成对IP N性能的影响进行了考察,认为双酚A型环氧树脂形成的EP/ PU R IPN性能最佳,其热稳定性比EP和P UR都高。

IPN是由两种或两种以上交联网状聚合物相互贯穿,缠结形成的聚合物混合物,其特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中去,起着“强迫包容”和“协同效应”的作用。

影响IPN性能的主要因素有网络的互穿程度、组分比、交联程度,全互穿IPN明显高于半互穿IPN 的性能。

IP N的橡胶相组分过大,抗拉强度、抗剪切强度、抗弯曲强度都急剧降低,增韧效果也差。

适当的交联都可获得最佳力学性能,不但韧性大幅度提高,而且抗张强度也有所提高。

但交联含量过高,对提高固化物韧性也不利。

3　热致性液晶聚合物增韧环氧树脂
液晶聚合物(LCP)中都含有大量的刚性介晶单元和一定量的柔性间隔段,其结构特点决定了它的优异性能,它比一般聚合物具有更高的物理力学性能和耐热性。

它的拉伸强度可达200MPa以上,比P ET、PC高3倍,比PE高6倍,其模量达20GPa以上,比PE高20倍,比PC、PEK高8.5倍。

LCP还有另一个重要特点,它在加工过程中受到剪切力作用具有形成纤维状结构的特性,因而能产生高度自增强作用。

因此,当用热致性液晶聚合物(T LC P)和环氧树脂进行共混改性时,在提高韧性的同时,弯曲模量保持不变,T g还略有升高,固化物为两相结构。

LCP以原纤形式分散于环氧基体中,在应力作用下提高了材料的韧性。

LCP和热塑性工程塑料相比,用量仅为其25%～30%,却可达到同样的增韧效果。

利用液晶环氧树脂对普通环氧树脂进行改性也是实现环氧树脂高性能化的一个可行途径,具有重要的应用价值。

4　刚性高分子改性环氧树脂
采用原位聚合技术使初生态刚性高分子均匀分散于刚性树脂基体中,得到准分子水平上的复合增韧是探索改性脆性高聚物得到高强度和高韧性聚合物的一种新途径。

专家研究了原位聚合聚对苯甲酰胺(PNM)对环氧树脂和粒子填充环氧树脂的改性作用,加入5%左右的PNM,环氧树脂拉伸强度比纯环氧树脂的50.91MPa和粒子填充(30phr)环氧树脂的69.21MP a,分别提高到94.25MP a和91.85 MP a;断裂韧性从纯环氧树脂的0.83MPa×m12)和粒子填充环氧树脂的0.72MPa×m1)/(2),分别提高到1.86MPa×m1)/(2)和1.98MPa×m1)/ (2),而其它性能也有不同程度的改善。

原位增韧是通过两阶段反应,使在交联后形成分子量呈双峰分布的热固性树脂交联网络,这种方法制得树脂韧性可以是常规树脂韧性的～倍。

其增韧机理可能是由于形成的固化物交联网的不均
8内蒙古石油化工 2012年第8期　
X收稿日期33210
:2012-0-2
PIPESIM
在尼日利亚
64区块油管选择上的应用
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蒋胜海1
,李　炜2
,王继忠2
,郭丽莉3
,甘树明
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(1.中石化国际石油勘探开发有限公司,北京　100029;2.河南石油勘探局第二采油厂,河南南阳473132;
3.河南南阳腾远公司,河南南阳　473132;
4.河南油勘探局工程院,河南南阳　473400)
摘　要:本文介绍了P IP ESIM 软件在尼日利亚64区块油管选择上的应用实例,通过该软件,建立计算模型,应用节点分析和含水敏感分析方法优选出合理的油管,为64区块油管选择提供决策依据。

关键词:PIP ESIM;模型;油管选择;节点分析;敏感分析
中图分类号:T E 319∶TE 931+.2　文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0009—02 尼日利亚64区块KUKAKU 油田位于尼日尔三角洲东南沼泽地带,于2009发现年,该油田属于高气油比轻质油藏,共发现2个油层3个气层,目前有2口油井。

在油田投入开发之前需选择合理的油管规格,以适应开发的要求。

PIPESIM 软件是斯伦贝谢公司研发的为油气生产系统提供稳定多相流模拟计算软件系统,该系统为单井分析、诊断、优化设计及集输管网一体化综合软件平台,可以模拟从油藏到地面处理站的整个生产系统。

通过该软件可以模拟KUKAKU 油田在不同规格油管内及不同含水生产条件下的产能变化,从而优选出能够满足油田高效开发的油管。

1　PIPESIM 计算模型的确立
PIPESIM 提供了包括流入动态、高压物性计算、多相流计算在内的众多计算模型。

在KUKAKU 油田应用中,应用PIP ESIM 模拟流入动态,选择的计算公式括:达西定律;Hagedorn &B rown 流动方程式;拟稳态方程式;油藏流入动态计算方法;
瞬态流入动态计算。

在应用PIPESIM 选择油管的计算中,主要考虑
油藏温度、压力,原油高压物性、气油比、产液指数、
平均埋深、配产等因素。

2　油管选择流程
流体高压物性计算、多相流计算及流入动态计算是进行油管选择的基础,利用该基础建立计算模型,应用节点分析方法和含水敏感分析方法来选择最优的油管,其流程如图1。

3　油管选择
尼日利亚64区块KUKAKU 油田共发现两个油层,分别是F 3和G1,由于该区块特殊的地理环境,其开发方式主要是依靠自然能量的自喷采油。

建立计算模型后,应用节点分析方法分别为生产该两层选择合理的油管,具体如图1、图2。

图1　油管选择流程
3.1　基础参数
建立计算模型的基础参数包括油藏参数、P VT 、GOR 、井身数据、配产、采液指数(可从地质方一性,从而形成了微观上的非均匀连续结构来实现的。

这种结构从力学上讲有利于材料产生塑性变形,所以具有较好的韧性。

5　核壳结构聚合物增韧环氧树脂
核壳结构聚合物是指由两种或两种以上单体通过乳液聚合而获得一类聚合物复合粒子。

粒子的内部和外部分别富集不同成分,显示出特殊的双层或者多层结构,核与壳分别具有不同功能,通过控制粒子尺寸及改变CSLP 组成,改性环氧树脂,可以获得显著增韧效果。

6　结论
随着电气、电子材料及其复合材料的飞速发展,对环氧树脂的特性要求也越来越高,环氧树脂的改
性研究使环氧树脂在性能优化、应用方面产生了质的飞跃,环氧树脂正由通用型产品向着高功能性、高附加值产品系列的方向转化。

这种发展趋势使得对其增韧机理的研究日益深入,增韧机理的研究对于寻找新的增韧方法提供了理论依据,因此可以预测新的增韧方法及增韧剂将会不断出现。

[参考文献]
[1]　封朴.聚合物合金[M ].上海:同济大学出版社,1997.
[2]　于浩,等.热固性树脂,1996,1:13;2:8;3:9.[3]　张影,等.高分子材料科学与工程,1998,(14):
369
　2012年第8期 内蒙古石油化工
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收稿日期3作者简介蒋胜海(6—),男,工程师,年毕业于西安石油学院采油工程专业,现从事试油测试及完井工作。

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