华昌聚合物：低酯基密度乙烯基酯树脂耐碱性能研究_行业资讯_行业资讯

乙烯基酯树脂（VE）是环氧树脂开环与一元不饱和羧酸加成反应而成，具备环氧树脂耐腐蚀性好的优点，被广泛用于耐腐蚀场合，如除雾器、电解槽、冷却塔等领域；腐蚀介质分为酸性、碱性、盐溶液三大类，因VE分子结构中无与酸、盐反应官能团，均呈现较好的耐酸、盐腐蚀的特性。

VE合成过程中，环氧基开环，在分子链上引入酯基基团，酯基容易发生碱式水解，此反应为不可逆反应，造成材料破坏，水解速度受分子结构、环境温度、碱液浓度的影响，因此碱性环境需选定特定结构耐腐材料。

碱性环境包括碱液槽、罐等领域，多采用树脂增强玻璃纤维的复合材料结构，除腐蚀作用，还存在渗透、溶胀、芯吸作用，为排除以上因素带来的干扰，本文只对树脂浇铸体耐碱性能进行研究。

VE按所用环氧类型可分为双酚A型VE、酚醛型VE两大类，不同结构VE对不同接触耐腐蚀性能也不尽相同，经学者研究，介质温度、浓度、酯基密度、相邻基团空间保护位阻是影响材料耐碱性腐蚀的主要因素，从分子结构角度上看，如果能够有效减缓酯基受环境条件的腐蚀作用，可提高材料的耐碱性能，目前，市场上耐碱腐蚀树脂以双酚A型VE为主。

本文对低酯基密度双酚A型VE在80℃质量分数25% NaOH溶液中耐腐蚀性能进行研究，同等试验条件下与对比样A（高酯基密度双酚A型VE）、对比样B（双酚A型VE、酚醛型VE混合结构）、对比样C （酚醛型VE）、对比样D（双酚A型不饱和聚酯树脂）树脂耐碱性能对比，测试材不同树脂在NaOH溶液中弯曲强度保留率、弯曲模量保留率、质量保留率、厚度变化率、巴柯尔硬度保留率等指标，评判材料耐碱腐蚀性能优劣，此次试验，碱液温度80℃，材料经受腐蚀、高温综合作用。

本文试验为测试树脂浇铸体在80℃条件下耐碱性能，排除其它因素干扰，可比较不同类型树脂耐碱性能，通过积累防腐蚀数据，为耐碱项目选材提供依据，对行业的发展具有十分重要的意义。

1 实验部分

1.1 原料

低酯基密度VE：MFE 711双酚A型VE，工业级，华东理工大学华昌聚合物有限公司；对比样A，双酚A型VE，酯基密度较MFE 711高50%；对比样B，双酚A/酚醛VE混杂结构；对比样C，酚醛型VE；对比样D，双酚A型不饱和聚酯树脂；固化剂（M-50过氧化甲乙酮）：工业级，阿克苏诺贝尔公司；质量分数25% NaOH溶液：自配。

1.2 仪器

Instron 3382力学性能试验机，英斯特朗；FA200N电子天平，上海精密科学仪器有限公司；BY-4030测厚仪，扬州博裕试验机械厂；HBA-1巴氏硬度计，东莞市展鹏电子仪器有限公司；DHG-9240A 电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司。

1.3制备方法

浇铸体弯曲样条制备：钢化玻璃夹持4mm限位隔套制成中空模具，树脂加入固化剂抽真空脱泡，倒入模具固化，24h脱模，雕刻机加工弯曲试样，试样尺寸100mm*15mm，室温放置24h。

质量分数25%NaOH溶液制备：称取250g NaOH缓慢加入750ml去离子水中，搅拌均匀，倒入聚乙烯容器，静置至溶液清亮，取样标定，质量分数调整至25%。

弯曲试样80℃碱液浸泡处理：弯曲试样放入盛有NaOH溶液容器中，用垫片隔开，保证试样周围充满溶液，密封容器，放入80℃烘箱，测试0、35、70、105、140、280、560、700天性能指标。

1.4 性能测试

弯曲强度保留率、弯曲模量保留率：弯曲强度按GB/T 2567-2008 测试，与起初弯曲强度比值为强度、模量保留率。

质量保留率：使用四位数天平称取弯曲试样质量，记录初始值，碱处理一定时间后，将表面处理干净，称重，计算质量保留率。

巴柯尔硬度：按照ASTM D2583-2013测试。

厚度：经高温碱液浸泡过的弯曲试样使用刮刀、滤纸将表面腐蚀层处理干净，测试试样剩余有效厚度。

2 实验结果及讨论

2.1 不同类型树脂基础性能对比

材料耐碱溶液腐蚀性与材料类型有关，试验目的是测试低酯基密度VE与其它类型树脂高温耐碱性能区别，设计四个对比样，分别为高酯基密度双酚A型VE、混合型、酚醛型VE、双酚A型UP，基础性能见表1。

表1 不同类型树脂性能对比

双酚A型VE、酚醛VE分子结构如图1、图2所示。

图1 双酚A型VE分子结构

图2 酚醛型VE分子结构

2.2 不同树脂耐腐蚀性对比

通过测试材料力学性能变化可反馈材料受腐蚀情况，因弯曲试样尺寸规整，与拉伸强度哑铃型试样相比，加工方便，离散性小，因此选用弯曲强度和弯曲模量保留率衡量材料受腐蚀情况。

不同树脂弯曲强度、弯曲模量保留率曲线如图3、图4所示。

图3 不同树脂弯曲强度保留率曲线

图4 不同树脂弯曲模量保留率曲线

不同树脂质量保留率、厚度变化率如图5、图6所示。

图5 不同树脂质量保留率曲线

图6 不同树脂厚度变化率曲线

通过测试，得出以下结论：

弯曲强度保留率：MFE 711＞对比样A＞对比样B＞对比样C＞对比样D

弯曲模量保留率：MFE 711＞对比样A＞对比样B＞对比样C＞对比样D

质量保留率：MFE 711＞对比样A＞对比样B＞对比样C＞对比样D

厚度变化率：MFE 711＜对比样A＜对比样B＜对比样C＜对比样D

巴柯尔硬度保留率：MFE 711＞对比样A＞对比样B＞对比样C＞对比样D

综合几项指标可见，低酯基密度双酚A型VE （MFE 711）耐腐蚀性好，腐蚀浸泡600天，弯曲强度保留率75%，其余各项指标无明显下降，相反，弯曲模量、硬度等指标略有增加，而其它类型树脂在浸泡30天后性能大幅降低，同为双酚A型对比样A，因其酯基密度高，耐碱腐蚀时间也仅为70天，因此低酯基密度VE在高温耐碱领域具有较大优越性。

3 结论

本文对不同类型树脂在80℃、质量分数为25%NaOH溶液中耐腐蚀性能进行对比研究，结果表明：

（1）不同类型树脂耐25% NaOH溶液效果存在较大差异。对比结果表明，双酚A型VE耐腐蚀性能好，酚醛型VE其次，双酚A型UP差。

（2）酯基密度对材料耐腐蚀性能影响较大。低酯基密度VE浸泡600天，弯曲强度保留率75%以上，弯曲模量保留率105%，质量保留率98.6%，有效厚度变化率小于0.5%，巴柯尔硬度保留率108%；相比同类型高酯基双酚A型VE（对比样A）耐腐蚀寿命提高8倍以上。