乙烯基樹脂的耐低溫特性

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乙烯基酯樹脂耐低溫性能探討</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：本文就乙烯基酯樹脂在低溫下的性能作一探討。<p></p></P>
關鍵詞：低溫性能 乙烯基酯 應用<p></p></P>
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1、  前言<p></p></P>
由甲基丙烯酸與環(huán)氧樹脂進行開環(huán)酯化反應而得到的產(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備和工程中得到廣泛應用，因此許多玻璃鋼制作廠家和樹脂生產(chǎn)廠家，對乙烯基酯樹脂尤其是高溫下的耐腐蝕性能和其它性能進行了較多的研究和試驗，而對乙烯基酯樹脂的低溫性能研究甚少，實際上乙烯基酯樹脂在低溫下的應用也是較為廣泛的：如大型風力發(fā)電裝置的玻璃鋼葉片、衛(wèi)星天線罩等，這些裝置運行對樹脂的低溫性能要求相當高。室外風力設備的葉片有較長的一段時間運行于-40℃的低溫環(huán)境中；而在軌道運行中的衛(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脂成功應用于某氣象衛(wèi)星，其中就涉及到低溫性能，本文就乙烯基酯樹脂的低溫性能作一探討。<p></p></P>
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2、  樹脂的低溫性能<p></p></P>
樹脂在低溫下的穩(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)的室外為對象，則要求樹脂能耐-30℃~-40℃低溫。若要使用于超低溫如空氣分離或低溫下的振動設備，則要求更高。以上這些應用均對乙烯基酯樹脂的耐低溫性能提出了較高的要求。研究樹脂包括乙烯基酯樹脂的耐低溫性具有實際意義。<p></p></P>
在低溫條件下，乙烯基酯樹脂的各項性能發(fā)生了較大變化，表2.1中列出了乙烯基酯樹脂的各項性能的變化情況。<p></p></P>
表2.1  乙烯基酯樹脂的低溫性能變化趨勢<p></p></P>
性     能<p></p></P>變   化<p></p></P>拉伸強度<p></p></P>增大<p></p></P>壓縮強度<p></p></P>增大<p></p></P>彎曲強度<p></p></P>增大<p></p></P>彈性模量<p></p></P>增大<p></p></P>伸長率<p></p></P>下降<p></p></P>沖擊強度<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，乙烯基酯樹脂中的分子無規(guī)則熱運動減慢，結(jié)構(gòu)趨于有序排列；樹脂將會發(fā)生收縮，柔性越好收縮越大，同時樹脂伸長率會下降，而拉伸強度和彈性模量將增大，彎曲強度也會增加，樹脂呈現(xiàn)脆性傾向。<p></p></P>
乙烯基酯樹脂的耐寒性與材料在低溫下變硬變脆有關，常用脆化溫度（Tb）來表示。工程上常把在某一低溫下，樹脂受力作用時，只有極少變形就產(chǎn)生脆性破壞的這個溫度稱為脆化溫度。Tb溫度取決于樹脂的種類與結(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溫度受測試方法的影響較大，因此Tb溫度在實際應用中很少用于表征樹脂的耐低溫性，尤其是乙烯基酯樹脂之類的熱固性樹脂。乙烯基酯樹脂一般情況下按《纖維增強塑料高低溫力學性能試驗準則》（GB9979-88）或《塑料高低溫物理性能測試的推薦實施方法》（ASTM D579）來進行試驗，以考察樹脂的耐低溫性能。<p></p></P>
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3、  乙烯基酯樹脂的測試結(jié)果<p></p></P>
    參照相關標準對乙烯基樹脂的耐低溫性能進行了測試，并結(jié)合產(chǎn)品實際應用，作了交變溫度試驗（-80~80℃，溫度變化率4℃/min，循環(huán)周期120/min）見圖1：<p></p></P>
    經(jīng)10個循環(huán)周期試驗，乙烯基樹脂玻璃鋼試板無裂紋、發(fā)白、脫膠、鼓泡等老化現(xiàn)象，證明樹脂耐高低溫交變性良好；同時對玻璃鋼層合板在低溫下的力學性能進行了測試，并與常溫下力學性能進行了比較，如表3.1。<p></p></P>
表3.1乙烯基酯樹脂的低溫下力學性能<p></p></P>
溫度（℃）<p></p></P>24℃<p></p></P>-80℃<p></p></P>拉伸強度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、  乙烯基酯樹脂在低溫下的應用<p></p></P>
4．1如前文所言，乙烯基酯樹脂制作的衛(wèi)星天線罩部件，在太空軌道運作中，所應承受的低溫達到-80℃。<p></p></P>
4．2目前引人注目的清潔能源--風能發(fā)電設備中，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個月的低溫惡劣天氣，其運作時的溫度為-40℃。<p></p></P>
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參考文獻：<p></p></P>
[1]中國科技大學高分子物理教研室：《聚合物的結(jié)構(gòu)與性能》，科學出版社，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.全國第十四屆玻璃鋼/復合材料學術(shù)年會論文集：168-169。<p></p></P>
[4]沈開猷.不飽和聚酯樹脂及其應用.北京:化學工業(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>