470乙烯基酯树脂耐NaOH腐蚀性能研究
                               齐双春1, 2,赵英强2,曾　严2
    (1·衡水学院应用化学系,河北衡水053000; 2·冀州市中意复合材料有限公司,河北冀州053200))
    摘　要:通过将470乙烯基酯玻璃钢试块在不同温度、不同浓度NaOH溶液中的浸泡实验,对其耐腐蚀性能进行了研究。结果表明: 5% NaOH介质中470乙烯基酯玻璃钢在35℃以下耐腐蚀, 35~50℃尚耐腐蚀; 10%NaOH中20℃以下耐腐蚀, 30~40℃尚耐腐蚀; 20% NaOH中25℃以下尚耐腐蚀。该结论对乙烯基酯玻璃钢产品设计选材具有重要指导作用。
    关键词:乙烯基酯树脂;玻璃钢;氢氧化钠;耐腐蚀性
    中图分类号: TQ323·42　　　文献标识码: A　　　文章编号:1002-7432(2009)06-0038-03
    0　引　言
    乙烯基酯树脂是由环氧树脂与含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,其公认的高耐蚀性、优异的施工工艺性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]。作为耐蚀材料它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;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。
    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一种新型树脂产品,具有较高的耐腐蚀、耐温和较好的力学性能且价格适中,从而受到设计制造者的喜爱。
    本文选用氢氧化钠作为腐蚀介质,通过浸泡试验,得到了470乙烯基酯树脂的耐腐蚀性能有关数据,对玻璃钢产品设计制造者的选材工作具有重要指导作用。
    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,上纬精细化工有限公司;烧碱(90% ):工业品,衡水京华化工厂;固化剂(过氧化甲乙酮)、促进剂(环烷酸钴)、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; 382A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。
    氢氧化钠溶液的配制:将称好的烧碱放入500mL烧杯中,用量好的蒸馏水溶解,冷却到室温。
    1·2　试样的制备
    470乙烯基酯树脂是由甲基丙烯酸和富马酸改性的酚醛多环氧树脂及苯乙烯组成的溶液,其制备过程如下: 1)按配方先投入酚醛多环氧树脂,搅拌升温至85℃,再投入计量好的富马酸,然后滴入已计量好的、加入对苯二酚和苄基二甲胺的甲基丙烯酸,在2 h内滴加完。2)继续加热升温至110℃,保温反应2~3 h,至酸值(KOH)8~12 mg/g,反应完成,降温至85℃,加入计量好的苯乙烯,继续搅拌降温至50℃以下,即可出料(成品)。
    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,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。控制室温下凝胶时间在1·5~2 h之间。
    玻璃钢试样制备[3]过程如下:
    (1)纤维材料加工　将30 g/m2的表面毡和450 g/m2短切毡裁剪成300 mm×300 mm的小块,表面毡4块,短切毡3块。
    (2)玻璃钢试块的糊制　在洁净的玻璃板上铺上一层干净、光亮的聚酯薄膜,倒入适量的上述树脂胶液,先后铺上2层表面毡(可根据树脂浸透情况及时补充适量树脂胶液,保证表面毡被浸透),用螺纹杆制成的滚轴滚压表面毡,把树脂平铺均匀,并赶尽气泡。按照相同方法,再在表面毡上面依次糊制3层短切毡和2层表面毡,最上面再铺上一层干净、光亮的聚酯薄膜,用滚压的方法赶尽气泡(保证制成的玻璃钢试样无气泡,厚度在3·0~4·4 mm之间)。
    (3)玻璃钢试样的固化脱模　糊制好的玻璃钢试样, 1 d后就已固化,揭下上、下两块聚酯薄膜,完成固化脱模。
    (4)玻璃钢试样的后固化　脱模后的玻璃钢试样放在干燥、阴凉处,室温放置14 d完成后固化,保证玻璃钢试样固化完全。
    (5)玻璃钢试样的切割加工　用切割机将玻璃钢试样切割成80 mm×15 mm试块,修整切口,并用石蜡封边,完成玻璃钢试样制备。
    1·3　试样浸泡
    按照GB /T 3857—2005标准浸泡试样。将配好的介质(NaOH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　性能测试
    按照GB /T 3857—2005标准测量数据。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;液压式万能试验机测试弯曲强度;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　NaOH溶液的温度、质量分数对470乙烯基酯树脂性能的影响
    不同温度、质量分数的NaOH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(保留率为浸泡后与浸泡前数值的百分比)。由图可知,随着NaOH溶液温度、质量分数的上升, 470乙烯基酯树脂玻璃钢浸泡后的硬度、质量、厚度、弯曲强度保留率均呈下降趋势。
    OH-带负电荷,是较强的亲核试剂,可进攻聚酯分子中酯键上带部分正电的羰基碳原子,从而使聚酯降解,随着NaOH溶液温度、质量分数的升高,聚酯降解速度加快,所以,随着NaOH溶液温度、质量分数的升高,浸泡后玻璃钢试块的硬度、质量、厚度、弯曲强度保留率下降。
    2·2　浸泡前后介质和试块的变化介质和试块浸泡前后的变化如表1所示。

    注：浸泡之前表面平整光滑,有光泽。
    2·3　评价方法
    1)耐腐蚀
    增重<3%或失重<0·5%,强度保留率≥80%且介质、试样颜色不变。
    2)尚耐腐蚀
    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)不耐腐蚀
    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。
    3　结　论
    根据实验数据、试样和浸泡介质的变化,分析得知: 5% NaOH: 35℃以下耐腐蚀, 35~50℃尚耐腐蚀; 10%NaOH: 20℃以下耐腐蚀, 30~40℃尚耐腐; 20% NaOH: 25℃以下尚耐腐蚀。结果表明, 470乙烯基酯树脂是一种耐碱性介质较差的树脂。
    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]侯锐刚,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]全国纤维增强塑料标准化技术委员会,中国标准出版社第五编辑室.纤维增强塑料(玻璃钢)标准汇编(第2版)[M]·北京:中国标准出版社, 2007: 349-350, 616·