基本介紹
- 中文名：端環氧液體反應型丁腈橡膠
- 特點：擁有良好的耐熱、耐水性
- 說明：與環氧樹脂有很好的相容性
- 缺點：容易帶來很多副作用
解答,歷史,方法,套用範圍,
解答
環氧樹脂固化物需要增韌，這一點是學術界的共識。但如何才能成功增韌，尤其是在增韌的同時不使環氧樹脂喪失其優異的力學與化學性能？這要建立在以下幾個條件上：
1 增韌成份首先要能很好的溶解在環氧樹脂中（溶解參數越高越好），並儘可能均勻的分散於環氧樹脂中。
2 增韌成份的耐水、耐溫、耐溶劑、耐化學、耐候等等性能最好能與環氧樹脂相匹配，或者好於環氧樹脂。
3 有良好的增韌效果，這些可以通過力學檢測與化學測試手段來驗證。
以上3點要求，使得能成功運用於環氧樹脂增韌的彈性物質的種類大大減少，丁腈橡膠（BNR，一種聚丁二烯與聚丙烯晴共聚物）因為擁有良好的耐熱、耐水（油、溶劑、酸鹼）性，彈性優秀，更為難得的是，它與環氧樹脂有很好的相容性，因而長期以來被廣泛運用於增韌環氧樹脂。普通丁腈橡膠增韌環氧樹脂雖然效果良好，但容易帶來很多副作用，如增韌後固化物的強度下降嚴重，固化物耐熱性損失明顯，耐化學性也有不同程度的下降等等，尤其是其增韌效果還很不盡人意。
歷史
1969年，美國科學家Mc Garry發明了一種兩端帶有端羧基的丁腈橡膠，並將其運用於環氧樹脂增韌實驗，取得非常優異的效果，這種物質就是大名鼎鼎的端羧基反應性液體丁腈橡膠，英文縮寫為CTBN。CTBN不能由普通丁腈橡膠直接獲得，而是必須使用端基、聚丁二烯、聚丙烯晴均聚來得到，是一種三元共聚物，分子上擁有可以與環氧樹脂發生反應的端羧基，與很多反應性聚合物不同的是，每個CTBN分子的活性端基嚴格位於分子的兩端，而不是在丁腈鏈條的中間，後來的研究證明，正是因為嚴格的端基，賦予了產品優秀的耐疲勞性。
此後，全球的科學家進行了大量關於CTBN增韌樹脂的研究，研究的結果顯示：CTBN增韌環氧的過程中與環氧樹脂發生了反應，該反應僅限於兩個端基，在固化過程中，除兩個端基連線環氧樹脂外，分子中其它的部分與環氧樹脂的固化物發生了分離，學術界將此類固化物雙相結構稱為“海島結構”。正是這種獨特的機理，賦予了材料良好的力學性能，同時最大程度的阻止了耐熱性以及耐化性嚴重下降的問題。1970年，美國B.F.Goodrich公司投產了這種高效增韌劑，由於套用領域特殊，該產品從誕生之日起對我國進行了長達30多年的封鎖，直到我國能自行生產為止。
方法
CTBN能高效增韌環氧樹脂，但使用起來並不簡單，因為它良好增韌存在3個前提：
1 CTBN必須充分均勻的分布於環氧樹脂中。
2 其端羧基必須在增韌過程中與環氧樹脂反應，否則效果還不如普通丁腈橡膠。
3 固化結束後，彈性體必須和樹脂固化物分離，如此才能做到良好增韌外，對固化物本身的性能影響最小。
其後的推廣運用實踐表明，正是以上3點，尤其是後兩點，極大的限制了產品的運用。
首先需要面對的是端羧基與環氧基的反應：
1 該反應需要高溫條件，低於100攝氏度時反應活性很低。
這顯然限制了其實際套用，因為很多產品需要在100度以內固化，甚至是常溫固化。
2 即使是180攝氏度的條件下CTBN與樹脂單獨反應，依據所增韌的對象不同，該反應需要2--6個小時才能完成90%以上。
實際狀況下，即使不考慮溫度，很多工藝無法滿足以上時間上的要求，有些甚至要求快固。
這個條件是指CTBN單獨與環氧樹脂反應，實際上，樹脂的固化速度遠遠快於此反應的速度，往往羧基與環氧基的反應還剛完成不到一半，體系固化就已經基本結束。
為解決好彈性體與樹脂的連線問題，通用的辦法是首先讓CTBN與環氧樹脂在沒有固化劑的條件下單獨反應，稱為“預聚”。預聚工作並不簡單：
1 使用者需要為每一種環氧樹脂設計與研究出一個預聚的方案。
2 CTBN預聚由於在高溫下進行，因此需要阻止分子自身的交聯（否則會失去增韌效率），既要充分預聚，又要阻止交聯，這需要良好的技術水平與控制條件。
3 預聚需要密閉與充氮環境，並選擇合理的催化劑。
4 預聚過程中，原本單獨的CTBN分子會通過環氧樹脂進行串聯。
5 預聚過程中，樹脂與增韌劑混合體系的粘度會急升，最高的預聚水平是使用80%CTBN與20%環氧樹脂預聚，得到100%有效含量的端環氧產品，但該產品的粘度極高，常溫下為130萬cps，70攝氏度下還有70萬cps，甚至無法從設備中取出，因而無法商業化。
很顯然，預聚的目的就是為了獲得端環氧反應性液體丁腈橡膠（ETBN），也因為以上原因，目前市場上的產品都是40%CTBN含量的產品。
2005年，一種100%有效含量的ETBN產品在我國北京誕生，該產品也是世界上第一款有效含量為100%的端環氧反應性液體丁腈橡膠，2010年，該產品開始推向民用領域。
顧名思義，端環氧反應性液體丁腈橡膠是一種環氧基封端的彈性體，它套用於環氧樹脂增韌時，有如下特點：
首先，使用ETBN不需要考慮與樹脂連線的問題，使用者只需要考慮固化就可以了，顯然，固化溫度與固化劑以及固化時間等不會對其使用有任何限制。
其次，100%有效含量的ETBN產品可以用於任意環氧樹脂的增韌，而不必像CTBN那樣，使用前必須先和使用對象預聚。
第三，我國生產的ETBN為完全獨立分子的液體丁腈橡膠，從根本上解決了所有預聚體的如下使用問題：
1 預聚體雖然在環氧樹脂中溶解方便，但並不能良好分散。
2 被預聚連線的彈性體無法在固化過程中和樹脂分離。
3 CHX100型ETBN常溫粘度為50萬cps，和相同丙烯晴含量的CTBN完全一樣。
以上兩點，正是所有同類產品所急待解決的。
主要產品技術指標：
1、端環氧液體丁腈橡膠含量/% 100
2、粘度/cps 500,000
3、丙烯腈含量/% 24～25
4、環氧官能度 ：:2.0
5、P含量/% ≤0.01
套用範圍
1、 環氧複合材料：改善碳纖維、玻璃纖維增強環氧複合材料的抗衝擊、開裂，低溫柔性。套用於航空、航天等領域。
2、 乙烯基酯樹脂、不飽和樹脂：提高延伸率，粘接強度，抗沖強度，層間強度等等。用於耐腐蝕內襯、灌縫材料或底塗樹脂等。
3、 結構粘合劑：改善低溫性能，提高剝離強度，用於金屬、複合材料、結構泡沫等的粘合。
