[公告] 每日更新20241114《玻璃钢衬里防腐》（实战全集之第陆卷第14章）

③电气性能 提高耐电弧性、高温绝缘及高温介电性能。

填料用来改善电性能的情况不多，除改进固化物耐电弧性能外，填料对电绝缘性和介电性能都可能产生不良影响。填料含有吸湿性杂质和易离子化的物质，即使不含有这些物质也易包藏水分，所以电绝缘性就要下降，例如一些含碱土金属的填料和纤维状填料（石棉）之类就是如此。因此，为除去杂质常常将填料进行焙烧。作为电气材料使用的填料有硅石、氧化铝、云母等，通常使用的硅石，特别是熔融硅石具有高绝缘性和耐湿绝缘性，同时有优异的介电性能和低热膨胀系数，常常作为超高压变压器用材料。填料对电气性能改进最大的是耐电弧性。研究填料与耐电额生的关系表明，随着填料配合量的增加，耐电弧性几乎成直线关系上升，其中氢氧化铝改进效果最好。耐电弧性不仅与填料用量有关，也受填料颗粒大小和形状的影响。随着硅石用量增加，体积电阻率提高。如果温度上升，填料用量的影响变小。对于介电性能而言，只要采用绝缘性能优良的填料，所受的影响甚小。在谈到材料电气性能的问题时，人们往往更关心材料所处的环境和经时变化。在使用环境温度和湿度条件下电气性能如何变化必须加以注意。一般来讲，采用钛酸酯系列偶联剂比用硅烷系列偶联剂处理的填料可以更加改进耐湿性能。

④耐化学药品性 提高耐酸性、耐碱性、耐水性、耐溶剂性能。

耐化学药品性主要取决于固化物的化学性质。填料的加入不一定都能提高耐化学药品性。但是填料的引入降低了有机固化物的比例，使表观耐化学药品性多少有些提高。填料对耐水性和耐酸、耐碱及耐溶剂性能的改进效果差别很大。一般来讲，填料用量增加，固化物吸水率降低，对耐水性而言，因填料种类和用量不同，其效果差别很小，但是因为填料种类和用量不同，其耐化学药品性差别甚远。所以在实际使用过程中要根据不同的用途选择有效的填料和用量。

⑤改善操作性能 增黏（增稠）、触变性、降低固化放热、减少固化收缩。

填料除了具有某种功能性用途之外，还可以改进树脂配方的增黏（增稠）、触变性能。由于填料的加入，使得固化物中树脂比例减少，因此降低了树脂的固化放热，使体系在比较平稳的状态下发生固化反应，从而减少了树脂的固化收缩，使树脂体系开裂的可能性变小。总之，填料在树脂配方体系中对改善操作工艺性是有利的。

轻质填料因体积大，用量一般为10phr～25phr；中质填料，如氧化铝、氧化矿，一般在200phr以下；重质填料，如铁粉有时高达800phr。填料用量范围相当宽，须根据具体情况而定。填料的加入，不仅由于在固化过程中降低了放热峰、减少了收缩率、降低了热应力，从而使胶接接头（胶层）的缺陷减少，极大地保证了胶接接头的质量，从而提高了粘接强度。而且还因为胶接接头在载荷作用下，填料的存在有较好物理机械性能来承受，一旦处于超负荷作用时，出现了裂纹，加填料的胶层还能阻止裂纹扩展，而提高胶接接头的寿命。如环氧树脂胶用于金属粘接，加适量铁粉可提高剪切强度。此外填料加入还减少水分对胶接接头的浸入而延长耐老化寿命。

更多有关填料的介绍也可请参见“4 玻璃钢衬里之填料”的介绍。

在浇铸、灌封材料的实际应用中往往加人大量的填料，而填料对增韧环氧树脂体系的冲击韧度、断裂韧性等性能有什么影响，在拉伸状态下填料界面的残余应力处会有什么行为发生？都是人们十分关注的问题。

在增韧环氧树脂浇铸料中，加入上述填料，杨氏模量提高，缺口冲击韧度有所下降，介电常数稍有增大，介电损耗、体积电阻率和纯树脂的吸水率略有下降。而令人关注的增韧环氧树脂的断裂韧性则不受填料加入的影响。

用奇士增韧剂改性的环氧树脂，加入上述大量填料后，仍有优异的综合性能，尤其是断裂韧性的大幅度提高不受填料的影响最具有重要意义。

5.3.9 阻燃剂

除了在主链上含有卤族元素、磷系元素、硼系元素的环氧树脂之外，大部分环氧树脂均是由H、C、O 组成的，因此都具有不同温度的可燃性。这些环氧树脂燃烧时不仅着火，而且有可能还散出烟尘和毒气。衡量环氧树脂固化物是否易燃的一项重要指标是氧指数（OI）。它是评价环氧树脂及其他聚合物相对燃烧性的一种表示方法。氧指数在21以下的属于易燃材料，在22以上称为难燃材料。环氧树脂的氧指数约为20左右，属于易燃材料。

阻燃剂按照类别分为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂。反应型阻燃剂一般指环氧树脂或固化剂主链结构中自身就具有阻燃元素或官能团的（比如溴化环氧树脂、双氰胺类固化剂等），这里不做讨论，这里仅讨论添加型阻燃剂。按化学成分添加型阻燃剂分为两大类，即无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂主要有：锑化合物、氢氧化铝、赤磷和磷酸、硼化物（硼酸锌、次硼酸钠）、镁化物、锆化物、铋化物等。有机阻燃剂主要有有机磷系阻燃剂（磷酸酯类阻燃剂、含卤素类的磷酸酯类阻燃剂）、卤素系列有机阻燃剂（氯化物、溴化物）、氮系有机阻燃剂（双氰胺、氨基磺酸铵）。为了达到优良的阻燃效果往往是多种阻燃剂互相配合使以期达到协同阻燃效应。

（1）氢氧化铝 氢氧化铝是无机阻燃剂的代表品种。它不仅可以阻燃，而且可以降低发烟量、价格低廉、原料易得，因此受到世界各国普遍重视。美国和日本每年氢氧化铝的消费量占整个无机阻燃剂的80%，主要用于环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。

（2）三氧化二锑 三氧化二锑本身不能作为阻燃剂，但当它与含卤阻燃剂并用时，就会产生很大的阻燃协同效应，从而大大减少含卤阻燃剂用量。它是一种有效的助阻燃剂。

（3）硼系阻燃剂 硼酸锌(ZnO·B2O3·2H2O)是一种无毒、无味、无臭的白色粉末，ZnO含量为37%～40%，B2O3含量45%～49%，H2O含量≤1%，粒度（320目筛余物≤1%）。

（4）无机磷系阻燃剂 赤磷是一种用途很广的新型阻燃剂。它与白磷不同，在空气中相当稳定。赤磷是由白磷在400℃下经加热数小时后制得的，通常为无定形态。赤磷可用作环氧树脂等许多树脂的阻燃剂。由于赤磷添加量少，溶解性差和熔点高（>500℃），因此用赤磷阻燃聚合物，比用其他阻燃剂阻燃有更好的物理性能。赤磷在高温下先变成磷酸，进而变成偏磷酸、多聚磷酸。而磷酸是强有力脱水剂，它能使聚合物脱水变成焦炭，从而隔离了氧气与聚合物接触，起到阻燃作用。赤磷和环氧树脂直接混炼时发热有危险性，若要达到UL-94V0级必须加入量大，这样不仅成本提高，而且体系黏度增大，有沉淀，呈红色，难以自由着色。而先将赤磷和钛酸酯偶联剂水溶液进行球磨，再和环氧树脂、水合氧化铝一起混炼，体系黏度降低，赤磷无沉淀现象。

（5）有机磷系阻燃剂

①磷酸三(2-氯乙基)酯，俗称磷酸三氯乙酯，TCEP，具有阻燃性，抗低温性及抗紫外线性，其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧，但移走火源则即刻自熄。TCEP是有机磷系阻燃剂里面最常用的品种。

②三（2，3-二氯丙基）磷酸酯  一种浅黄色黏稠液相对密度（25℃）1.5129，闪点51.7℃，可溶于氯代溶剂，具有中等毒性，阻燃剂不易挥发和水解，对紫外光稳性良好。

③氯烷基磷酸缩水甘油酯  含环氧官能团，结构型阻燃剂，可参环氧树脂固化反应。

④氨基磷酸酯 含苯氨基官能团，结构型阻燃剂，可参环氧树脂固化反应。

（6）卤素系列有机阻燃剂

①双（2，3-二溴丙基）反丁烯二酸酯（FR-2） 一种白色粉末状的反应型阻燃剂，溴含量62%以上，热分解温度为220℃，熔点63℃～68℃。FR-2主要用作ABS、AS树脂反应型阻燃剂，另外可作为聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂和不饱和聚酯树脂等的添加型阻燃剂。

②四溴苯二甲酸酐 白色粉末，含溴量68.9%，熔点279℃～280℃，不溶于水和脂肪族碳水化合物溶剂，可溶于硝基苯、甲基甲酰胺，微溶于丙酮、二甲苯和氯代溶剂。

③活性含卤素的阻燃稀释剂  有的环氧树脂在常温下黏度较大，为了便于施工，一般要加入环氧树脂活稀释剂。常用的阻燃稀释剂有二溴甲酚缩水甘油醚、二溴苯基缩水甘油醚等。

④卤代酸酐固化剂 在环氧树脂中加入卤代酸酐，固化后的大分子中即含有卤族元素，因此具有阻燃性，一般也可归入反应型体系。对环氧树脂具有较好阻燃作用的常用阻燃固化剂有氯茵酸酐（HET酸酐）、二氯代顺酐（DCMA）、六氯内次甲基四氢苯酐、四溴苯酐、四氯苯酐和80酸酐等。80酸酐作环氧树脂固化剂的特点是可在室温下与环氧树脂混合，工艺简便，毒性低，不仅具有较长使用期，而且可在中温条件（100℃～110℃）下迅速固化。

5.3.10 其他改性剂和助剂

5.3.10.1 偶联剂

偶联剂在其分子结构中具有2种性能截然不同的基团，这2种基团分别和有机物、无机物结合，在界面间形成一种“桥梁”，使无机物、有机物二者能够通过“桥梁”紧密的结合在一起而得名。偶联剂的加入，使胶接面更耐介质、耐水、耐老化、综合性能更佳。通常情况下，偶联剂只需加入基料量（质量）的1%～3%就可使各种复合材料的物理、化学性能得到明显的改进或提高。

以硅烷偶联剂为例说明偶联剂的反应机理。硅烷偶联剂的分子结构中一般都带有R'-Si-(OR)3的化学通式，R'代表亲有机的基团，可以是乙烯基、甲基丙烯氧基、烷基氨基、烷基硫醇基、烷基环氧基等，Si-(OR)3代表亲无机的基团，其中(OR)3可以是烷氧基、乙酰氧基等，它们是可以水解的基团。R'基团能够和环氧基团发生反应，(OR)3基团可以和无机物如玻璃纤维、陶瓷、无机粉末填料相结合（化学的或物理的）。