乙烯基酯樹脂的開發與應用

   1、乙烯基酯樹脂及合成工藝
  乙烯基酯樹脂是用不飽和一元酸與環氧化合物加成制得的在端基帶有不飽和雙鍵的一類聚合物。常用的不飽和一元酸有丙烯酸、甲基丙烯酸等,常用的環氧化合物為環氧樹脂。乙烯基酯樹脂的合成通常在不銹鋼反應釜內進行,合成工藝路線如下:


  2、乙烯基酯樹脂的分類
  
選擇不同的環氧化合物和不同的不飽和一元酸為反應物,加上采用不同化合物改性,使乙烯基酯樹脂成為一大類品種繁多的樹脂系列??刹捎玫沫h氧化合物有雙酚A環氧樹脂及其同系物、雙酚F環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、四溴雙酚環氧樹脂、二環氧化聚氧化丙烯等等;不飽和一元酸有丙烯酸、甲基丙烯酸、苯基丙烯酸、丁烯酸等。
  環氧化合物與不飽和一元酸反應,結果產生側羥基,該基團能與酸酐、異氰酸酯等反應,因而乙烯基樹脂可進一步改性而得到不同的產品。目前已實現工業化批量生產的基本本類型如下。
  2.1雙酚A環氧丙烯酸類
  
其分子結構式為: 
                      

  2.2雙酚A環氧甲基丙烯酸類
  
  
其分子結構式為:
 

  2.3酚醛環氧乙烯基類

其分子結構式如下:
 

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由于乙烯基酯樹脂由環氧樹脂與不飽和一元酸加聚而成,因而其兼有不飽和聚酯樹脂與環氧樹脂兩種樹脂之優點。其主要特點是:其工藝性能與不飽和聚酯樹脂一樣,樹脂粘度低,操作方便,可用引發劑、促進劑常溫固化,施工不受季節限制。樹脂中含有羥基(―OH),對玻璃纖維等有優良的浸潤性和粘結力。乙烯基酯樹脂具有較高的熱變形溫度,改性的乙烯基酯樹脂可增加韌性,提高延伸率。
  乙烯基酯樹脂具有優良的耐腐蝕性能,耐堿性與環氧樹脂相似,耐酸性及抗氧化性與雙酚A不飽和聚酯樹脂相似,交聯密度高的乙烯基酯樹脂有良好的耐溶劑性。此外,乙烯基酯樹脂可采用光固化工藝固化,可提高生產效率,節約能源,提高產品質量。                                                                                  
  4 乙烯基酯樹脂的理化性能
  
4.1 乙烯基酯樹脂的物理力學性能
  乙烯基酯樹脂的物理力學性能見表1

    表1

                類    型 
 項   目

雙酚A丙烯酸型
乙烯基酯樹脂

雙酚A甲基丙烯酸型
乙烯基酯樹脂

酚醛環氧型
乙烯基酯樹脂

抗拉強度(Mpa)

60~90

40~90

70~80

彎曲強度(Mpa)

110~150

120~150

130~140

抗壓強度(Mpa)

110~120

110~120

130~150

沖擊強度(KJ/m2)

5~8

4~8

2~4

玻璃化溫度(℃)

~90

120~150

 

熱變形溫度(℃)

~80

~100

120~150

抗拉強度(Mpa)

280~320

250~300

280~320

彎曲強度(Mpa)

350~500

350~450

300~400

抗壓強度(Mpa)

200~300

 

 

沖擊強度(KJ/m2)

 

8~12

6~10

樹脂
膠泥

抗拉強度(Mpa)

≥9

≥9

 

抗壓強度(Mpa)

≥70

≥70

 

4.2乙烯基酯樹脂的耐化學藥品性
 乙烯基酯樹脂的耐化學藥品性見表2

表2

介質及濃度

長期耐溫性

介質及濃度

長期耐溫性

雙酚A

丙烯酸型

雙酚A甲基丙烯酸型

酚醛環氧型

雙酚A丙烯酸型

雙酚A甲基丙烯酸型

酚醛環氧型

 75%硫酸

 

常溫,耐

45℃,耐

飽和氯水

 

<80℃耐

<100℃耐

 70%硫酸

 

80℃,耐

80℃,耐

5%氫氧化鈉

常溫,耐

<100℃耐

<100℃耐

 25%硫酸

常溫,耐

<100℃耐

<110℃耐

30%氫氧化鈉

常溫,耐

常溫,耐

常溫,耐

 37%鹽酸

常溫,耐

60℃,耐

80℃,耐

35%碳酸鈉

 

<80℃耐

<80℃耐

 40%硝酸

不耐

不耐

常溫,耐

氨水,氣相

 

常溫,耐

常溫,耐

 20%硝酸

 

<45℃耐

<60℃耐

氨水,氣液

不耐

不耐

不耐

 5%硝酸

常溫,耐

<60℃耐

<80℃耐

二甲苯

 

常溫,耐

<45℃耐

 30%鉻酸

 

常溫,耐

常溫,耐

95%乙醇

 

常溫,耐

常溫,耐

 75%醋酸

 

<60℃耐

<60℃耐

乙二醇

 

<100℃耐

<100℃耐

 25%醋酸

 

<100℃耐

<100℃耐

苯酚

 

不耐

常溫,耐

 冰醋酸

不耐

不耐

常溫,耐

尿素

 

60℃耐

60℃耐

 20%氫氟酸

 

常溫,耐

常溫,耐

汽油

 

80℃耐

80℃耐

 10%氫氟酸

 

<60℃耐

<60℃耐

煙道氣

 

<160℃耐

<200℃耐

18%次氯酸鈉

 

<80℃耐

<80℃耐

鋅電解液

 

<60℃耐

<60℃耐

30%過氧化氫

 

<60℃耐

<60℃耐

鎳電解液

 

<80℃耐

<80℃耐

   5化學結構與樹脂性能的關系
  
樹脂的性能主要是指其物理力學性能與耐化學藥品性,它與樹脂的化學分子結構密切相關。
  樹脂固化物的強度、耐熱性,與樹脂分子主鏈中的主要基團的結構、樹脂的交聯密度有關。樹脂的耐化學藥品性即耐水、酸、堿、鹽、溶劑的性能與組成其分子的各基團的種類及樹脂的交聯密度有關?,F將雙酚A型乙烯基酯樹脂為例加以說明。
 

   在以上雙酚A型乙烯基酯樹脂的分子中, 
 


 

  基團結構穩定,提供剛性、熱穩定性;酯基(-C-O-) 易受堿、水的侵蝕;醚鍵(-O-)化學穩定性好;R(常為-CH3)基團對酯基有屏蔽保護作用,使其不易水解;羥基(-OH)的存在增強了樹脂的浸潤性和粘結力;乙烯基酯樹脂的活性