乙烯基酯樹(shù)脂耐低溫性能探討

1、乙烯基酯樹(shù)脂耐低溫性能探討乙烯基酯樹(shù)脂耐低溫性能探討王天堂 陸士平（上海富晨化工有限公司上海 200235）摘要：本文就乙烯基酯樹(shù)脂在低溫下的性能作一探討。關(guān)鍵詞：低溫性能 乙烯基酯 應(yīng)用1、前言由甲基丙烯酸與環(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(chēng)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，因此許多玻璃鋼制作廠家和樹(shù)脂生產(chǎn)廠家，對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂尤其是高溫下的耐腐蝕性能和其它性能進(jìn)行了較多的研究和試驗(yàn)，而對(duì)乙烯

2、基酯樹(shù)脂的低溫性能研究甚少，實(shí)際上乙烯基酯樹(shù)脂在低溫下的應(yīng)用也是較為廣泛的：如大型風(fēng)力發(fā)電裝置的玻璃鋼葉片、罩等，這些裝置運(yùn)行對(duì)樹(shù)脂的低溫性能要求相當(dāng)高。室外風(fēng)力設(shè)備的葉片有較長(zhǎng)的一段時(shí)間運(yùn)行于40的低溫環(huán)境中；而在軌道運(yùn)行中的衛(wèi)星，更處于高低溫（8080）交變的環(huán)境中。近期正值乙烯基酯樹(shù)脂成功應(yīng)用于某氣象衛(wèi)星，其中就涉及到低溫性能，本文就乙烯基酯樹(shù)脂的低溫性能作一探討。2、樹(shù)脂的低溫性能樹(shù)脂在低溫下的穩(wěn)定性稱(chēng)為耐低溫性或耐寒性，通常以耐寒溫度表示。如以寒冷地區(qū)的室外為對(duì)象，則要求樹(shù)脂能耐3040低溫。若要使用于超低溫如空氣分離或低溫下的振動(dòng)設(shè)備，則要求更高。以上這些應(yīng)用均對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂的耐低

3、溫性能提出了較高的要求。研究樹(shù)脂包括乙烯基酯樹(shù)脂的耐低溫性具有實(shí)際意義。在低溫條件下，乙烯基酯樹(shù)脂的各項(xiàng)性能發(fā)生了較大變化，表21 中列出了乙烯基酯樹(shù)脂的各項(xiàng)性能的變化情況。表 21乙烯基酯樹(shù)脂的低溫性能變化趨勢(shì)性能變化增大拉伸強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度增大彎曲強(qiáng)度增大彈性模量增大伸長(zhǎng)率下降沖擊強(qiáng)度增大或下降收縮率增大隨著溫度的降低，乙烯基酯樹(shù)脂中的分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)減慢，結(jié)構(gòu)趨于有序排列；樹(shù)脂將會(huì)發(fā)生收縮，柔性越好收縮越大，同時(shí)樹(shù)脂伸長(zhǎng)率會(huì)下降，而拉伸強(qiáng)度和彈性模量將增大，彎曲強(qiáng)度也會(huì)增加，樹(shù)脂呈現(xiàn)脆性?xún)A向。乙烯基酯樹(shù)脂的耐寒性與材料在低溫下變硬變脆有關(guān)，常用脆化溫度（Tb）來(lái)表示。工程上常把在某一低溫下，

4、樹(shù)脂受力作用時(shí)，只有極少變形就產(chǎn)生脆性破壞的這個(gè)溫度稱(chēng)為脆化溫度。Tb 溫度取決于樹(shù)脂的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)，一般情況下，分子量大，耐寒性好，Tb 低；分子間的作用力或交聯(lián)密度增大會(huì)使Tb 上升；分子間隙大，自由體積比例大，耐寒性好。但 Tb 溫度受測(cè)試方法的影響較大，因此 Tb 溫度在實(shí)際應(yīng)用中很少用于表征樹(shù)脂的耐低溫性，尤其是乙烯基酯樹(shù)脂之類(lèi)的熱固性樹(shù)脂。乙烯基酯樹(shù)脂一般情況下按纖維增強(qiáng)塑料高低溫力學(xué)性能試驗(yàn)準(zhǔn)則（GB997988）或塑料高低溫物理性能測(cè)試的推薦實(shí)施方法（ASTM D579）來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，以考察樹(shù)脂的耐低溫性能。3、乙烯基酯樹(shù)脂的測(cè)試結(jié)果參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)乙烯基樹(shù)脂的耐低溫性能進(jìn)行了測(cè)試，

5、并結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用，作了交變溫度試驗(yàn)（8080，溫度變化率 4/min，循環(huán)周期120/min）見(jiàn)圖 1：經(jīng) 10 個(gè)循環(huán)周期試驗(yàn)，乙烯基樹(shù)脂玻璃鋼試板無(wú)裂紋、發(fā)白、脫膠、鼓泡等老化現(xiàn)象，證明樹(shù)脂耐高低溫交變性良好；同時(shí)對(duì)玻璃鋼層合板在低溫下的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，并與常溫下力學(xué)性能進(jìn)行了比較，如表 31。表 31 乙烯基酯樹(shù)脂的低溫下力學(xué)性能溫度（）2480拉伸強(qiáng)度 Mpa20402200拉伸模量 Gpa133139彎曲強(qiáng)度 Mpa23002811彎曲模量 Gpa8590*鋪層結(jié)構(gòu)：1 層短切氈1 層 04 布1 層短切氈1 層 04 布1 層短切氈4、乙烯基酯樹(shù)脂在低溫下的應(yīng)用41 如前文所

6、言，乙烯基酯樹(shù)脂制作的罩部件，在太空軌道運(yùn)作中，所應(yīng)承受的低溫達(dá)到80。42 目前引人注目的清潔能源風(fēng)能發(fā)電設(shè)備中，由于采用玻璃鋼（FRP）葉片，在室外尤其是處于高緯度地區(qū)，一到冬季，要經(jīng)受近 34 個(gè)月的低溫惡劣天氣，其運(yùn)作時(shí)的溫度為40。參考文獻(xiàn)：1中國(guó)科技大學(xué)高分子物理教研室：聚合物的結(jié)構(gòu)與性能，科學(xué)出版社，1981。2潘鑒元等：高分子物理，廣東科技出版社，1981。3沈利新等罩的手糊工藝研究全國(guó)第十四屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集：168169。4沈開(kāi)猷不飽和聚酯樹(shù)脂及其應(yīng)用北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19965DEvans，Plastics and Rubber Materials and Applications，1976， Vol16EPRoth，J，Applied Physics，1976，Vol10Vinyl Ester Resin Resistance to Extreme Low TemperatureWang TiantangLu Shiping（Shanghai Fuchen Chemicals Corp， Shanghai 200235，PRChina）Abstract： the property of vinyl ester resin in extr