摘要，本文主要對耐腐”樹脂的選擇、固化體系的優化以及力學性能的設計等方面進行了研究。研究表明，間苯不飽和聚酯樹脂能夠滿足防腐平臺力學性能和耐腐蝕的要求；固化體系的優化在保證制品質量的基礎上擁有效率較高的固化速率，為大批量的生產打下較好的基礎；力學性能的設計證明．在纖含量為30%時在保證制品的力學性能基礎上纖維能夠充分發揮效力。
1    前言
    在化工領域，由于長期使用、老化、腐蝕、設計原因以及施工缺陷等因素，經常造成結構開裂、安全性能降低、抗震性能減弱、承載力不足等問題。復合材料防腐平臺是在上世紀70年代興起的一項技術，在美國每年有300億美元的市場。防腐復合材料平臺與其他材料相比具有效率高、補強效果好、耐腐蝕、重量輕、施工方便、不增加結構尺寸等優點，具有極大的研究推廣應用價值及潛在的巨大社會、經濟效益。
    本文主要通過對防腐平臺原材料的選擇、結構制品成型工藝的優化以及力學性能的設計，解決了防腐平臺設計過程中所出現的一系列關鍵性的問題。
2    試驗部分
    試驗所用材料為鄰苯型不飽和聚酯樹脂（966），間苯型不飽和聚酯樹脂（A407-901），乙烯基樹脂；巨石拉擠專用纖維；過氧化苯甲酰，過氧化甲乙酮，過氧化苯甲酸叔丁酯；10%硫酸溶液，10%鹽酸溶液，15％氯化鈉溶液。
    試驗所用儀器為拉擠機（自制）；可控溫水浴設備；秒表；鐘表。
    試驗內容為：
    (1)耐腐蝕復合材料平臺所用樹脂的選擇
    以同一個配方不同的樹脂基體拉擠成型“工”字鋼，然后測量他們的耐酸堿性，再參考其價格以選用合適的樹脂基體。
    (2)固化體系的優化[-page-] 
    由于應用于防腐平臺的拉擠結構復合材料的厚度比較大（一般為150#,250#），如不優化固化體系，在產品內部容易產生裂紋等現象。本試驗通過對復合引發體系研究，制定出合適的固化體系。
    (3)力學性能的設計
    本部分主要根據構建防腐平臺時“工”字鋼所要承受的力設計出合適的纖維含量。
3    試驗結果與分析
    (1)耐腐蝕復合材料平臺所用樹脂的選擇
    選擇耐腐蝕樹脂時應遵循一下幾個原則：①樹脂的工藝性滿足生產的要求；②具有綜合的耐腐蝕和力學性能的要求。根據以上原則我們初選擇了三種樹脂，分別為一般不飽和聚酯樹脂，間苯型不飽和聚酯樹脂，乙烯基樹脂。
    依照同樣的配方不同的樹脂基體成型的工字鋼，經過耐酸、耐堿、耐有機化合物等試驗所得出的有關結論如下表：
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    由上表可以看出，一般不飽和聚酯樹脂能夠達到耐堿/耐有機化合物的效果，但是對于耐酸有一定的反映，說明一般的不飽和聚酯樹脂并不能滿足耐酸性。間苯和乙烯基樹脂很明顯都能夠滿足應用的要求?？紤]到生產成本的因素，我們終選擇了間苯樹脂。
    (2)  固化體系的優化設計
    對于150#,250#工字梁這樣的大截面厚型制品，在生產過程中存在的主要缺陷就是容易產生內部裂紋，這是目前在復合材料制品研制中普遍存在的關鍵問題。往往是制品的厚度越大，產品的裂紋越嚴重。而復合材料固化時所放出大量的熱量是產生這一原因的主要因素，因此，在產品研制中，固化體系的調整非常重要，它直接影響產品的質量，從而使產品的各項性能發生變化。
    隨著制品的厚度增大，熱傳導延續，固化時間延長，產品中心達到反應溫度的時間較長。如采用高溫引發劑，制品傳熱慢，但放熱溫度高，就可能因短時間內高度放熱不能散開而使部件開裂。采用低溫引發劑，又會使固化時間過短不能滿足工藝要求，這樣就要仔細選擇合適的引發劑。通過大量的凝膠試驗，我們選取了過氧化苯甲酰、過氧化甲乙酮、過氧化苯甲酸叔丁酯復合引發的固化體系，并通過試驗選擇了固化性能較好的引發配比。
    不同配比下凝膠試驗結果（測試溫度100度，樹脂與填料配比為100/20），見表2。
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    從表中數據可看出，當w(BPO)/w(MEKP)/w(TBPB)/%添加比例為0.6/0.5/0.5或0.5/0.6/0.5時，樹脂具有較快的固化速度和較低的放熱峰。作為參考，在線試制使用了這兩種配比，并進行了比較，終確定了0.6/0.5/0.5的固化比例，在溫區設置為100℃/130℃/150℃．速度為0.15m/min的情況下，可以很好地控制住裂紋的產生，獲得較佳的產品質量。
    (3)  力學性能的設計
    防腐平臺不僅要求耐腐蝕，而且對力學性能的要求也較高。制品纖維含量如果較低時，制品在承受力時由于承受力的纖維較少而導致強度達不到一定的要求；制品纖維含量較高時，由于纖維的密度較大，而作為傳遞力的樹脂相對較少，在受力時，纖維間容易分裂而導致制品達不到較高的強度。所以設計出合適的纖維含量既能節約生產成本又能達到一定的力學性能要求。
    以250#工字型材為例，當產品模量大于18 GPa時，其理論纖維含量必須滿足下式：
    
    從上式可得出，V%必須大于30%。
    其中，所用纖維和樹脂參數見表3。
    
    為了不大量浪費試驗原料，在設計纖維含量時，根據公式算出的纖維含量范圍內做一些針對性的試驗。其纖含量分別為28%、29%、30%、32%、40％。
    不同纖維含量的工字鋼模量如下表所示：[-page-] 
    
    從表4中可以看出，當纖維含量為29%時工字鋼的模量為18. 17GPa，纖維含量由30%增加到32%時，制品模量只增加0.1 GPa，而纖維含量達到40%時，其模量又有所降低，這說明纖維含量超過30%時，制品的模量有走向平緩以致下降的趨勢。由此生產過程中纖維含量可取30~32％之間。
4    結論
    研究表明，用間苯樹脂作為材料的基體，通過復合引發體系對工藝參數的優化和纖維含量的終確定，可成型出滿足防腐復合材料平臺的使用要求的產品。以下為幾種型號工字鋼的檢測指標：
    
    關于樹脂基復合材料平臺工程設計的理論和實踐經驗，在國內外一直都較為缺乏，這在很大程度上限制了復合材料平臺的推廣應用。我們在此次平臺改造過程中，重點從材料選擇、固化體系的優化和力學性能的設計等方面做了大量的系統化研究工作，制造了大型拉擠工字型材，并成功實現規模化生產，這在國內尚屬例。