雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂及層合板的耐堿性比較

摘要：本文對(duì)雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂及各種纖維增強(qiáng)層合板的耐堿性進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：乙烯基酯樹(shù)脂；耐堿性；纖維層合板

1、  前言

   由丙烯酸（或甲基丙烯酸）與環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行開(kāi)環(huán)酯化反應(yīng)而得到的產(chǎn)物稱之為乙烯基酯樹(shù)脂，其工藝性能和不飽和聚酯樹(shù)脂相似，化學(xué)結(jié)構(gòu)又和環(huán)氧樹(shù)脂相近，并且由于乙烯基酯樹(shù)脂較通用型不飽和樹(shù)脂的酯鍵含量為低，故具優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能,目前正作為一種性能優(yōu)良的耐腐蝕樹(shù)脂在化工防腐蝕設(shè)備和工程中得到廣泛應(yīng)用。但由于在合成乙烯基酯樹(shù)脂過(guò)程中采用的原料及合成方法的不同，樹(shù)脂的耐腐蝕性能差別甚大，以至在實(shí)際使用中，由于選用的基體樹(shù)脂或增強(qiáng)材料的不適當(dāng)而導(dǎo)致防腐蝕的失效。因此，對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂及樹(shù)脂為基材的復(fù)合材料的耐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)是必需的。其中對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂材料的耐堿性試驗(yàn)評(píng)價(jià)是一種快速而有效的方法。本文就乙烯基酯樹(shù)脂和纖維增強(qiáng)材料掛片在靜態(tài)條件下的耐堿性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果對(duì)于防腐蝕玻璃鋼制作或其它防腐蝕工程處理中的選材具有指導(dǎo)作用。

2、  試驗(yàn)

2．1原材料準(zhǔn)備

    試驗(yàn)用的一般用品均自江蘇富麗化工集團(tuán)公司，如固化體系均是江蘇富麗化工集團(tuán)公司出產(chǎn)的甲乙酮和鈷液，其它材料如下：

2．1．1乙烯基酯樹(shù)脂

   選取了幾個(gè)典型品種：

1號(hào)樹(shù)脂——進(jìn)口的標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂；

2號(hào)樹(shù)脂——富晨公司的854標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂；

3號(hào)樹(shù)脂——異氰酸酯改性的丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂；

4號(hào)樹(shù)脂——富馬酸改性的甲基丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂。

2．1．2增強(qiáng)材料

   糊制復(fù)合材料層合板用的玻璃纖維制品均二五三廠產(chǎn)的，分別是WM50的表面氈和EWR400-90的C-玻纖布；有機(jī)纖維采用上海火炬工業(yè)用布廠的有機(jī)纖維布，分別是116晶格布（絳綸）、維綸295-105、錦綸601。

2．2試驗(yàn)條件  

2．2．1 樹(shù)脂澆鑄體耐堿性的試驗(yàn)方法：

    按不飽和聚酯樹(shù)脂澆鑄體耐堿性測(cè)定方法（GB7194－87）進(jìn)行，樹(shù)脂澆鑄體的尺寸為Φ10mm×20mm，過(guò)氧化甲乙酮用量為2%，奈酸鈷用量為4%，固化后的試樣在室溫下放置24小時(shí)，并經(jīng)后固化處理，后固化條件為80℃和100℃各2小時(shí)。浸泡溫度為100℃，介質(zhì)為10%的氫氧化鈉溶液，試驗(yàn)期齡選取10h、50h、100h，分別考察浸泡前后的試件外觀、重量和巴氏硬度變化。

2．2．2玻璃纖維增強(qiáng)層合板的耐堿性試驗(yàn)方法：

   按玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料耐化學(xué)藥品性能試驗(yàn)方法（GB 3857-87）進(jìn)行，采用C-玻璃纖維增強(qiáng)材料，玻璃鋼掛片的尺寸為80×15×3.2mm。鋪層結(jié)構(gòu)為2層表面氈+8層玻纖布+2層表面氈，試樣的外側(cè)用純樹(shù)脂封邊，并經(jīng)80℃和100℃各2小時(shí)的后固化處理。試樣在80℃的10%的氫氧化鈉溶液中浸泡7天、14天和28天后，分別考察浸泡前后的試件外觀、巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度變化。

2．2．3有機(jī)纖維增強(qiáng)層合板耐堿性的試驗(yàn)方法：

   試驗(yàn)參照玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料耐化學(xué)藥品性能試驗(yàn)方法（GB 3857-87）進(jìn)行，掛片采用有機(jī)纖維與玻璃纖維共同增強(qiáng)，掛片的尺寸為80×15×3.2mm。鋪層結(jié)構(gòu)為4層有機(jī)纖維布+6層玻纖布+4層有機(jī)纖維布，試樣的外側(cè)用純樹(shù)脂封邊后，并經(jīng)80℃和100℃各2小時(shí)的后固化處理。試驗(yàn)溫度為80℃，介質(zhì)為10%的氫氧化鈉溶液，試驗(yàn)期齡為7天、14天和28天，分別考察浸泡前后的試件外觀、巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度變化。

3、  試驗(yàn)結(jié)果

3．   1樹(shù)脂澆鑄體的耐堿性比較：其中3號(hào)樹(shù)脂和4號(hào)樹(shù)脂經(jīng)50小時(shí)浸泡后，樹(shù)脂表面有乳化現(xiàn)象，因此100小時(shí)的試驗(yàn)對(duì)這兩種樹(shù)脂不適用。見(jiàn)表3.1。

3．2玻璃纖維增強(qiáng)層合板耐堿性試驗(yàn)：見(jiàn)表3.2。由于掛片的外側(cè)采用純樹(shù)脂封邊，在長(zhǎng)期的浸泡中，可能會(huì)出現(xiàn)封邊樹(shù)脂脫落現(xiàn)象，因此不把重量變化作為考察項(xiàng)目。

3．3有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的耐堿性比較：在該試驗(yàn)中選取耐堿性較好的2號(hào)乙烯基酯樹(shù)脂，選用不同的有機(jī)纖維與C-玻纖復(fù)合糊制的層合板，同樣不考察重量變化率，見(jiàn)表3.3。

1、  討論

4．1 乙烯基酯基體樹(shù)脂耐堿性的討論

從表3.1中可以得知，1號(hào)樹(shù)脂和2號(hào)樹(shù)脂（854樹(shù)脂）的耐堿性相近，而3號(hào)樹(shù)脂和4號(hào)樹(shù)脂的耐堿性略差一點(diǎn)，這一點(diǎn)可以從基體樹(shù)脂結(jié)構(gòu)上分析：1號(hào)樹(shù)脂與2號(hào)樹(shù)脂一樣，屬于甲基丙烯酸與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂作用而成的一種標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂；3號(hào)樹(shù)脂是異氰酸酯改性的丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂，而4號(hào)樹(shù)脂是在富馬酸對(duì)雙酚A環(huán)氧擴(kuò)鏈的基礎(chǔ)上再與甲基丙烯酸作用而成。有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4.1。大家知道，樹(shù)脂澆鑄體的耐堿性好壞主要與樹(shù)脂固化后的交聯(lián)密度高低、酯鍵含量多少和酯鍵的保護(hù)程度有關(guān)。若采用富馬酸改性，它在提高樹(shù)脂固化交聯(lián)程度的同時(shí)，酯鍵的含量也較標(biāo)準(zhǔn)型乙烯基樹(shù)脂高40-50%，因此其耐堿性是兩個(gè)因素作用的綜合結(jié)果；若采用丙烯酸合成，那樹(shù)酯中的端基處缺乏甲基對(duì)酯基的保護(hù)，而甲基的位阻作用可以較有效的延緩樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中酯基的水解。