雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂及層合板的耐堿性比較

雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂及層合板的耐堿性比較

摘要：本文對雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂及各種纖維增強(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)氧樹脂進(jìn)行開環(huán)酯化反應(yīng)而得到的產(chǎn)物稱之為乙烯基酯樹脂，其工藝性能和不飽和聚酯樹脂相似，化學(xué)結(jié)構(gòu)又和環(huán)氧樹脂相近，并且由于乙烯基酯樹脂較通用型不飽和樹脂的酯鍵含量為低，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脂過程中采用的原料及合成方法的不同，樹脂的耐腐蝕性能差別甚大，以至在實際使用中，由于選用的基體樹脂或增強(qiáng)材料的不適當(dāng)而導(dǎo)致防腐蝕的失效。因此，對乙烯基酯樹脂及樹脂為基材的復(fù)合材料的耐蝕性進(jìn)行評價是必需的。其中對乙烯基酯樹脂材料的耐堿性試驗評價是一種快速而有效的方法。本文就乙烯基酯樹脂和纖維增強(qiáng)材料掛片在靜態(tài)條件下的耐堿性進(jìn)行了實驗，其結(jié)果對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

2．1原材料準(zhǔn)備

    試驗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乙烯基酯樹脂

   選取了幾個典型品種：

1號樹脂——進(jìn)口的標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂；

2號樹脂——富晨公司的854標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂；

3號樹脂——異氰酸酯改性的丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂；

4號樹脂——富馬酸改性的甲基丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂。

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試驗條件  

2．2．1 樹脂澆鑄體耐堿性的試驗方法：

    按不飽和聚酯樹脂澆鑄體耐堿性測定方法（GB7194－87）進(jìn)行，樹脂澆鑄體的尺寸為Φ10mm×20mm，過氧化甲乙酮用量為2%，奈酸鈷用量為4%，固化后的試樣在室溫下放置24小時，并經(jīng)后固化處理，后固化條件為80℃和100℃各2小時。浸泡溫度為100℃，介質(zhì)為10%的氫氧化鈉溶液，試驗期齡選取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)用純樹脂封邊，并經(jīng)80℃和100℃各2小時的后固化處理。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方法：

   試驗參照玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料耐化學(xué)藥品性能試驗方法（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)用純樹脂封邊后，并經(jīng)80℃和100℃各2小時的后固化處理。試驗溫度為80℃，介質(zhì)為10%的氫氧化鈉溶液，試驗期齡為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、  試驗結(jié)果

3．   1樹脂澆鑄體的耐堿性比較：其中3號樹脂和4號樹脂經(jīng)50小時浸泡后，樹脂表面有乳化現(xiàn)象，因此100小時的試驗對這兩種樹脂不適用。見表3.1。

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

3．3有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的耐堿性比較：在該試驗中選取耐堿性較好的2號乙烯基酯樹脂，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，見表3.3。

1、  討論

4．1 乙烯基酯基體樹脂耐堿性的討論

從表3.1中可以得知，1號樹脂和2號樹脂（854樹脂）的耐堿性相近，而3號樹脂和4號樹脂的耐堿性略差一點，這一點可以從基體樹脂結(jié)構(gòu)上分析：1號樹脂與2號樹脂一樣，屬于甲基丙烯酸與雙酚A型環(huán)氧樹脂作用而成的一種標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧乙烯基酯樹脂；3號樹脂是異氰酸酯改性的丙烯酸雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂，而4號樹脂是在富馬酸對雙酚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)見圖4.1。大家知道，樹脂澆鑄體的耐堿性好壞主要與樹脂固化后的交聯(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，它在提高樹脂固化交聯(lián)程度的同時，酯鍵的含量也較標(biāo)準(zhǔn)型乙烯基樹脂高40-50%，因此其耐堿性是兩個因素作用的綜合結(jié)果；若采用丙烯酸合成，那樹酯中的端基處缺乏甲基對酯基的保護(hù)，而甲基的位阻作用可以較有效的延緩樹脂結(jié)構(gòu)中酯基的水解。