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乙烯基酯树脂耐低温性能探讨

   日期:2012-05-05     浏览:198    
摘要:本文就乙烯基酯树脂在低温下的性能作一探讨。
 
关键词:低温性能,乙烯基酯,应用
 
1、前言
由甲基丙烯酸与环氧树脂进行开环酯化反应而得到的产物称之为乙烯基酯树脂,其工艺性能和不饱和聚酯树脂相似,化学结构又和环氧树脂相近,并且由于乙烯基酯树脂较通用型不饱和树脂的酯键含量为低,故具优良的力学性能和耐腐蚀性能。目前正作为一种性能优良的耐腐蚀树脂在化工防腐蚀设备和工程中得到广泛应用,因此许多玻璃钢制作厂家和树脂生产厂家,对乙烯基酯树脂尤其是高温下的耐腐蚀性能和其它性能进行了较多的研究和试验,而对乙烯基酯树脂的低温性能研究甚少,实际上乙烯基酯树脂在低温下的应用也是较为广泛的:如大型风力发电装置的玻璃钢叶片、卫星天线罩等,这些装置运行对树脂的低温性能要求相当高。室外风力设备的叶片有较长的一段时间运行于-40℃的低温环境中;而在轨道运行中的卫星,更处于高低温(-80~80℃)交变的环境中。近期正值乙烯基酯树脂成功应用于某气象卫星,其中就涉及到低温性能,本文就乙烯基酯树脂的低温性能作一探讨。
 
2、树脂的低温性能
树脂在低温下的稳定性称为耐低温性或耐寒性,通常以耐寒温度表示。如以寒冷地区的室外为对象,则要求树脂能耐-30℃~40℃低温。若要使用于超低温如空气分离或低温下的振动设备,则要求更高。以上这些应用均对乙烯基酯树脂的耐低温性能提出了较高的要求。研究树脂包括乙烯基酯树脂的耐低温性具有实际意义。
在低温条件下,乙烯基酯树脂的各项性能发生了较大变化,表2.1中列出了乙烯基酯树脂的各项性能的变化情况。
表2.1 乙烯基酯树脂的低温性能变化趋势 3、乙烯基酯树脂的测试结果
参照相关标准对乙烯基树脂的耐低温性能进行了测试,并结合产品实际应用,作了交变温度试验(-80~80℃,温度变化率4℃/min,循环周期120/min)
经10个循环周期试验,乙烯基树脂玻璃钢试板无裂纹、发白、脱胶、鼓泡等老化现象,证明树脂耐高低温交变性良好;同时对玻璃钢层合板在低温下的力学性能进行了测试,并与常温下力学性能进行了比较,如表3.1。
表3.1乙烯基酯树脂的低温下力学性能 4、乙烯基酯树脂在低温下的应用
4.1如前文所言,乙烯基酯树脂制作的卫星天线罩部件,在太空轨道运作中,所应承受的低温达到-80℃。
4.2目前引人注目的清洁能源--风能发电设备中,由于采用玻璃钢(FRP)叶片,在室外尤其是处于高纬度地区,一到冬季,要经受近3~4个月的低温恶劣天气,其运作时的温度为-40℃。
性 能
变化
拉伸强度
增大
压缩强度
增大
弯曲强度
增大
弹性模量
增大
伸长率
下降
冲击强度
增大或下降
收缩率
增大
随着温度的降低,乙烯基酯树脂中的分子无规则热运动减慢,结构趋于有序排列;树脂将会发生收缩,柔性越好收缩越大,同时树脂伸长率会下降,而拉伸强度和弹性模量将增大,弯曲强度也会增加,树脂呈现脆性倾向。
 
乙烯基酯树脂的耐寒性与材料在低温下变硬变脆有关,常用脆化温度(Tb)来表示。工程上常把在某一低温下,树脂受力作用时,只有极少变形就产生脆性破坏的这个温度称为脆化温度。Tb温度取决于树脂的种类与结构,一般情况下,分子量大,耐寒性好,Tb低;分子间的作用力或交联密度增大会使Tb上升;分子间隙大,自由体积比例大,耐寒性好。但Tb温度受测试方法的影响较大,因此Tb温度在实际应用中很少用于表征树脂的耐低温性,尤其是乙烯基酯树脂之类的热固性树脂。乙烯基酯树脂一般情况下按《纤维增强塑料高低温力学性能试验准则》(GB9979-88)或《塑料高低温物理性能测试的推荐实施方法》(ASTM D579)来进行试验,以考察树脂的耐低温性能。
温度(℃)
24
-80
拉伸强度Mpa
204.0
220.0
拉伸模量Gpa
13.3
13.9
弯曲强度Mpa
230.0
281.1
弯曲模量Gpa
8.5
9.0
铺层结构:1层短切毡+1层04布+1层短切毡+1层04布+1层短切毡
 
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