470乙烯基酯树脂耐H2SO4腐蚀性能的研究
                                       齐双春
                         （衡水学院应用化学系，河北衡水053000）
    [摘要]以不同浓度的H2SO4溶液为介质，在不同温度下，通过对470乙烯基酯树脂玻璃钢试块的浸泡实验，对其耐H2SO4腐蚀性能进行了研究。结果表明，30%H2SO4在55℃以下耐腐蚀，55～75℃尚耐腐蚀；50%H2SO4在50℃以下耐腐蚀，50～70℃尚耐腐蚀；80%H2SO4在35℃以下耐腐蚀，35～64℃尚耐腐蚀。
    [关键词]乙烯基酯树脂；耐腐蚀性能；玻璃钢；H2SO4；浸泡实验
    [中图分类号]TQ 323[文献标识码]A[文章编号]1003-5095(2009）12-0015-03
    乙烯基酯树脂是由环氧树脂与含有不饱和双键的一元羧酸，通过开环加成反应而得的热固性树脂。它兼具了环氧树脂和不饱和聚酯树脂的优点,即高强度、耐化学腐蚀和良好工艺性能[1]。乙烯基酯树脂作为一种新型的耐蚀高分子材料,其公认的高度耐蚀性能、优异的施工工艺性能越来越引起人们的关注,已逐步成为国内外防腐蚀工程广泛选用的耐蚀材料[2]。作为耐蚀材料主要用来制作大型玻璃钢酸碱储罐、槽车、管道、反应器、塔器等；主要用于化工、冶金、电镀等行业中的各种防腐容器的衬里及化工厂、电厂等企业的烟道、烟气脱硫等装置。
    乙烯基酯树脂主要有以下类型：①由甲基丙烯酸(M)和双酚A环氧树脂(E)为主要原料的ME型乙烯基酯树脂；②由丙烯酸(A)和双酚A环氧树脂（E）为主要原料的AE型乙烯基酯树脂；③由甲基丙烯酸（M）和酚醛多环氧树脂(F)为主要原料的MF型乙烯基酯树脂；④由丙烯酸（A）和酚醛多环氧树脂（F）为主要原料的AF型乙烯基酯树脂；⑤由甲基丙烯酸（M）、富马酸(F)和双酚A环氧树脂（E）为主要原料的MFE型乙烯基酯树脂；⑥由甲基丙烯酸和含溴双酚A环氧树脂为主要原料的MEX型乙烯基酯树脂等；⑦由异氰酸酯、橡胶等改性剂改性的乙烯基酯树脂[3]。
    470乙烯基酯树脂是由甲基丙烯酸、富马酸和酚醛多环氧树脂为主要原料，加入适当的改性剂制备的乙烯基酯树脂，它是一种新产品，具有较高的耐腐蚀性能、耐温性能和较好的力学性能，且价格适中，在制备玻璃钢酸碱储罐、槽车、反应釜、塔器、烟道、烟气脱硫装置等方面越来越受到玻璃钢产品设计制造者的喜爱。因此，研究它的耐腐蚀性能，为玻璃钢产品设计制造者提供有关的耐腐蚀数据，作为选材的参考显得尤为重要。
    本文选用硫酸作为腐蚀介质，通过浸泡实验，研究了470乙烯基酯树脂的耐腐蚀性能，得到了有关数据，并从理论上对数据进行了解释。
    1 实验部分
    1.1试剂与仪器
    470乙烯基酯树脂（650 mPa·s），工业品，自制；硫酸（93%），工业品，衡水蓝天化工有限公司；固化剂、促进剂、玻璃纤维短切毡、聚酯表面毡，工业品，冀州市中意复合材料有限公司提供。
    Dss-25液压式万能试验机，承德实验仪器厂；THZ-82型恒温水浴锅，上海实验仪器厂；300型球形冷凝器、500 mL三口圆底蒸馏烧瓶，北京玻璃仪器厂；382 A光电分析天平，武汉光电仪器厂；巴氏硬度计，同济大学实验仪器厂；游标卡尺，同济大学实验仪器厂；试样切割机，承德实验仪器厂。
    硫酸溶液的配制：将计量好的蒸馏水倒入500 mL烧杯中，慢慢将计量好的浓硫酸倒入烧杯中，边倒边搅拌，冷却到室温。
    1.2试样的制备
    树脂胶液的配制：取470乙烯基酯树脂200 g倒入500 mL烧杯中，用移液管取1.6 mL促进剂，加入烧杯中，用玻璃棒搅匀，再用移液管取3 mL固化剂，加入烧杯中，用玻璃棒搅匀。控制室温下胶凝时间在1.5～2 h之间。
    试样制备：按照标准GB/T 3857-2005制备试样。
    1.3试样浸泡
    按照标准GB/T 3857-2005浸泡试样。将配好的介质（硫酸溶液）250 mL倒入装有球形冷凝器和温度计的三口蒸馏烧瓶中，然后把蒸馏烧瓶固定在恒温水浴中，恒温水浴中的水（自来水）没过蒸馏烧瓶的2/3，打开球形冷凝器的冷却水及恒温水浴，设定恒温水浴的温度（要高于介质的温度，以保证介质的实验温度）。浸泡实验连续进行3 d。浸泡结束后，首先将介质的温度降到室温，然后取出试样，用自来水冲洗干净，放在滤纸上，再用滤纸擦干试样上的液体，最后自然晾干试样。并观察记录试样的表面状态，同时记录实验介质的颜色。
    1.4数据测量
    按照标准GB/T 3857-2005测量数据。用分析天平称重3次取平均值；用游标卡尺测量3点中心厚度，取平均值；用液压式万能试验机测试弯曲强度；用巴氏硬度计测3点硬度取平均值；记录数据。
    2 结果与讨论
    2.1 H2SO4溶液的温度、浓度对470乙烯基酯树脂性能的影响
    不同温度、浓度的H2SO4溶液对470乙烯基酯树脂性能的影响，如图1～图4所示。
                     
                      
    图1～图4的纵坐标分别为硬度保留率、质量保留率、厚度保留率、弯曲强度保留率；保留率为浸泡后的数值与浸泡前的数值的百分比；溶液的浓度为质量百分比浓度。
    由图1～图4可知，随着H2SO4溶液温度、浓度的上升，470乙烯基酯树脂玻璃钢浸泡后的硬度、质量、厚度、弯曲强度保留率均成下降趋势。
    H+带正电荷，可与聚酯分子中碳氧双键中的氧（带有孤对电子）结合，使羰基碳原子正电性增强，水分子中带孤对电子的氧原子进攻羰基碳原子，使聚酯降解。随着H2SO4溶液温度、浓度的升高，聚酯降解速度加快。因此，随着H2SO4溶液温度、浓度的升高，浸泡后聚酯试块的硬度、质量、厚度、弯曲强度保留率均有所下降。
    2.2浸泡前后介质和试块的变化（表1）

    3 评价方法[4]
    3.1耐腐蚀
    重量改变百分率：增重＜3%或失重＜0.5%；强度保留率≥80%；介质、试样颜色不变。
    3.2尚耐腐蚀
    重量改变百分率：增重3%～8%或失重0.5%～3%；强度保留率70%～85%；硬度保留率60%～80%；介质颜色稍有变化，试样表面保持光泽。
    3.3不耐腐蚀
    重量改变百分率：增重＞8%或失重＞3%；强度保留率＜70%；硬度保留率＜60%；介质、试样颜色有显著变化。
    4 结论
    根据实验数据、试样和浸泡介质的变化分析得知：30%H2SO4在55℃以下耐腐蚀，55～75℃尚耐腐蚀；50%H2SO4在50℃以下耐腐蚀，50～70℃尚耐腐蚀；80%H2SO4在35℃以下耐腐蚀，35～64℃尚耐腐蚀。结论表明，470乙烯基酯树脂是一种耐酸性介质较好的树脂。
    [参考文献]
    [1]钟方国.环氧乙烯基酯树脂种类及性能[J].纤维复合材料,2005,3(1):60-64.
    [2]侯锐钢,沈剑平,肖治,等.乙烯基酯树脂在防腐蚀领域的应用与发展[J].化工新型材料，2003,31(6):40-42.
    [3]郝志勇,李玲,吴福虎,等.耐腐蚀性乙烯基酯树脂的研究与应用[J].中国胶粘剂,2007,16(6):39-41.
    [4]马福柱，张振华，尚文绵.河北中意玻璃钢有限公司原辅材料检验指导书[Z].2003，64.