乙烯基樹(shù)脂的耐低溫特性

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乙烯基酯樹(shù)脂耐低溫性能探討</B><p></p></B></P>
王天堂 陸士平<p></p></P>
（上海富晨化工有限公司   上海 200235）<p></p></P>
摘要：本文就乙烯基酯樹(shù)脂在低溫下的性能作一探討。<p></p></P>
關(guān)鍵詞：低溫性能 乙烯基酯 應(yīng)用<p></p></P>
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1、  前言<p></p></P>
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、衛(wèi)星天線罩等，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（-80~80℃）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。<p></p></P>
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2、  樹(shù)脂的低溫性能<p></p></P>
樹(shù)脂在低溫下的穩(wěn)定性稱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-30℃~-40℃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。<p></p></P>
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2.1中列出了乙烯基酯樹(shù)脂的各項(xiàng)性能的變化情況。<p></p></P>
表2.1  乙烯基酯樹(shù)脂的低溫性能變化趨勢(shì)<p></p></P>
性     能<p></p></P>變   化<p></p></P>拉伸強(qiáng)度<p></p></P>增大<p></p></P>壓縮強(qiáng)度<p></p></P>增大<p></p></P>彎曲強(qiáng)度<p></p></P>增大<p></p></P>彈性模量<p></p></P>增大<p></p></P>伸長(zhǎng)率<p></p></P>下降<p></p></P>沖擊強(qiáng)度<p></p></P>增大或下降<p></p></P>收縮率<p></p></P>增大<p></p></P>    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)脆性傾向。<p></p></P>
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，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)溫度稱為脆化溫度。Tb溫度取決于樹(shù)脂的種類與結(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》（GB9979-88）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。<p></p></P>
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3、  乙烯基酯樹(shù)脂的測(cè)試結(jié)果<p></p></P>
    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，并結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用，作了交變溫度試驗(yàn)（-80~80℃，溫度變化率4℃/min，循環(huán)周期120/min）見(jiàn)圖1：<p></p></P>
    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3.1。<p></p></P>
表3.1乙烯基酯樹(shù)脂的低溫下力學(xué)性能<p></p></P>
溫度（℃）<p></p></P>24℃<p></p></P>-80℃<p></p></P>拉伸強(qiáng)度Mpa<p></p></P>204.0<p></p></P>220.0<p></p></P>拉伸模量Gpa<p></p></P>13.3<p></p></P>13.9<p></p></P>彎曲強(qiáng)度Mpa<p></p></P>230.0<p></p></P>281.1<p></p></P>彎曲模量Gpa<p></p></P>8.5<p></p></P>9.0<p></p></P>*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<p></p></P>
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4、  乙烯基酯樹(shù)脂在低溫下的應(yīng)用<p></p></P>
4．1如前文所言，乙烯基酯樹(shù)脂制作的衛(wèi)星天線罩部件，在太空軌道運(yùn)作中，所應(yīng)承受的低溫達(dá)到-80℃。<p></p></P>
4．2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3-4個(gè)月的低溫惡劣天氣，其運(yùn)作時(shí)的溫度為-40℃。<p></p></P>
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參考文獻(xiàn)：<p></p></P>
[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。<p></p></P>
[2]潘鑒元等：《高分子物理》，廣東科技出版社，1981。<p></p></P>
[3]沈利新等.衛(wèi)星天線罩的手糊工藝研究.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：168-169。<p></p></P>
[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,1996.<p></p></P>
[5]D.Evans,Plastics and Rubber Materials and Applications, 1976, Vol.1.<p></p></P>
[6]E.P.Roth,J,Applied Physics,1976,Vol.10.<p></p></P>
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Vinyl Ester Resin Resistance to Extreme Low Temperature<p></p></B></P>
Wang Tiantang  Lu Shiping<p></p></P>
(Shanghai Fuchen Chemicals Corp., Shanghai 200235, P.R.China)<p></p></P>
A</B>bstract:</B> the property of vinyl ester resin in extreme low temperature is discussed.<p></p></P>
Keywords: </B>property in extreme low temperature; vinyl ester resin; application<p></p></P>