1 各种乙烯基酯树脂性能对比
表9-7列出主要的乙烯基酯树脂品种的液态及浇铸体固化后的性能以及双酚A反丁烯二酸聚酯树脂的各种性能对比。由表9-7中数据可见,不同品种的乙烯基酯树脂之间性能差异较大,一般都是针对不同的使用要求而设计的。比起双酚A反丁烯二酸聚酯来说,同属耐化学树脂,乙烯基酯树脂不但耐化学性优于聚酯,而且各项力学性能及耐热性能也都可能超过聚酯。在成型工艺上,乙烯基酯吸取了不饱和聚酯便于固化成型的优点,可以采取同样的交联固化工艺成型,从而显示了乙烯基酯树脂明显的优越性。
2 黏度
乙烯基酯树脂的黏度是使用工艺中的重要性能,不同的温度对黏度影响很大。改变稀释剂的添加量是调节黏度的主要方法。加入触变添加剂是满足特殊黏度要求的措施。以下就这3个方面对乙烯基酯树脂黏度的影响分别说明如下。
(1)温度对树脂黏度的影响 温度升高时树脂的黏度下降,但下降的速度在加入苯乙烯的前后有不同变化。未加苯乙烯前,黏度随温度的上升而下降较快;加入苯乙烯后,黏度随温度变化稍趋平缓。图9-2为典型的乙烯基酯树脂的黏度-温度曲线。从图9-2可见,未加苯乙烯前温度差15~20℃,黏度可变化10倍左右;加入苯乙烯后,温度对黏度变化的影响也还是敏感的。
(2)稀释剂对树脂黏度的影响 加入不同的稀释剂对树脂的黏度有不同影响。髓着稀释剂添加量的增加,树脂黏度迅速下降。图9-3为苯乙烯与邻苯二甲酸二烯丙酯的用量变化对典型的乙烯基酯树脂黏度的影响。
由图9-3可见,加稀释剂后树脂黏度的变化范围很大。增加苯乙烯量可使黏度降低,可容纳较多的填料,且能较快地浸透玻璃纤维,如果要求耐化学性较强,要适当提高苯乙烯浓度[约50%(质量分数)],这样固化后树脂的耐酸、耐碱性较强;苯乙烯浓度低时,耐溶剂性较强。
(3)触变添加剂对黏度的影响 对树脂要求有触变性时,可加入活性二氧化硅。与此同时,可再配合加入极性添加剂(如甘油),可以增强前者的触变效果。表9-8为触变添加剂对黏度的影响效果。表9-8中列有3种乙烯基酯树脂,种为手糊、喷射及纤维缠绕等所用树脂;第二种为同族高黏度变型树脂;第三种为更高黏度变型树脂。这3种树脂在不加触变添加剂时黏度都很低,加入活性二氧化硅后黏度可大幅度增高,加入微量甘油又可使黏度提高1倍左右,甚至更多。
3 延伸率对层合材料性能的影响
乙烯基酯树脂具有高延伸性。这种特性对层合制品性能的影响,在实际使用中有很大意义。以下从3个方面进行介绍,即对比不同树脂在拉载荷下,次出现开裂时的伸长率;在冲击载荷下,次出现反面断裂时的冲击力;在管中水压下,次渗漏时的压力。
①在拉载荷下,次出现开裂时的伸长率对比情况见表9-9。表9-9中列出了两种乙烯基酯树脂和两种聚酯树脂的伸长率及其层合板的拉应变情况,可见乙烯基酯树脂的延伸性特别好。
②在冲击荷载下,次出现反面断裂时的冲击力对比见表9-10。
③在管中水压下,次渗漏时的压力对比见表9-11。
由以上数据可见,乙烯基酯树脂具有高延伸性,给各类层合制品的性能提供了良好的条件,对于板材的耐冲击性以及管材的耐压与防渗漏能力都极为有利。
乙烯基酯树脂在实际使用中也存在一些缺点:由环氧骨架所产生的高粘结性,使树脂易粘在模具上;树脂分子链末端的双键反应性很强,使树脂难于稳定,要达到在运输和贮存中较长期稳定、又不妨碍使用时的固化工艺是比较困难的。乙烯基酯树脂所用原料价格高,生产工艺需时较长,故其价格比一般聚酯树脂贵,只能用于要求优异性能的场合。
乙烯基酯树脂对于不锈钢、铝等材料的粘结性优于聚酯树脂,但还不及环氧树脂。用橡胶改性后,粘结性得到改进,同时又具有良好的耐冲击性。氯基甲酸乙酯改性树脂也有良好的粘结性。
在SMC用乙烯基酯树脂中,除了广泛采用的用碱土金属氧化物与树脂的端基或侧基羧酸反应产生稠化效果以外,又发展了新的方法,即用聚异氰酸盐和多元醇反应以产生网状结构,达到树脂的稠化,其稠化速度极快,层合板强度也有提高。
溴化的酚醛清漆乙烯基酯树脂可以提高树脂的阻燃性,同时又具有对有机溶剂的耐腐蚀性和耐老化性。这种新的品种已用于从粗磷酸及铜尾矿中提取铀的生产过程,由于耐热老化性强,也可作耐高温管道及发电厂、冷冻厂的烟囱。
目前乙烯基酯树脂主要用于耐腐蚀、陆上及悔上运输、电气绝缘及辐射固化工艺等方面。在化工防腐设备的应用中,乙烯基酯树脂耐酸、耐碱性良好。树脂分子上的侧羟基对玻璃纤维粘结性好,渗透性好,因而对玻璃纤维提供了良好的保护,可充分发挥其强度高的性能,又避免了耐腐蚀性不足的缺点。加上树脂延伸率高,韧性好,减少了运输、安装过程中的损伤,比其他树脂的应用效果好,可制造化工用槽罐、管道、容器、罩壳、烟囱、吸收塔、洗涤器等,应用较广。例如纸浆工厂用乙烯基酯树脂制造,直径4.17m、高30.5m的二氧化硫洗涤器,可在82℃下长期使用。冶炼厂中用阻燃乙烯基酯树脂制成直径3.43m、高122m的烟囱,用13.7m长的纤维缠绕管叠接起来装在水泥烟囱之中,安装中无损伤裂缝,使用7年仍然完好。用酚醛清漆环氧乙烯基酯树脂制成的产品具有良好的耐腐蚀性、耐溶剂性及耐高温性。用其制造的设备在172℃下使用已达10年以上。在工业废水及含盐酸的污染物的槽罐、管道等方面应用也很广,例如大型耐腐蚀拖车槽罐,内壁即用这种树脂制成,外壁用阻燃树脂,使用效果良好。
作各种车辆的结构件,例如汽车轮箍也已成功地用高强度乙烯基酯树脂压制,比金属轮箍质量江青40%~50%。在电机设备中,可在160~200℃下连续运行10年以上,保持足够的力学性能和尺寸稳定性。其他如海上高速船艇等常用Kevlar纤维增强以减轻质量,提高强度及防渗透性。