乙烯基树脂的性能特点

乙烯基树脂的性能特点

乙烯基酯树脂自六十年代末问世至今已有三十余年的历史，由于乙烯基酯树脂具有优良的耐蚀性和施工工艺性，八十年代起乙烯基酯树脂已成为国外新一代耐腐蚀树脂的代表而广泛应用于石油、化工、造纸、冶金、热电、医药、食品、交通、环保、建筑等行业。

1  乙烯基酯树脂及合成工艺

乙烯基酯树脂是用不饱和一元酸与环氧化合物加成制得的在端基带有不饱和双键的一类聚合物。常用的不饱和一元酸有烯酸、甲基丙烯酸等，常用的环氧化合物为环氧树脂。

2   乙烯基酯树脂的分类

选择不同的环氧化合物和不同的不饱和一元酸为反应物，加上采用不同化合物改性，使乙烯基酯树脂成为一大类品种繁多的树脂系列。可采用的环氧化合物有双酚A环氧树脂及其同系物、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂、四溴双酚环氧树脂、二环氧化聚氧化丙烯等等；不饱和一元酸有丙烯酸、甲基丙烯酸、苯基丙烯酸、丁烯酸等。

３  乙烯基树脂的性能特点

  由于乙烯基酯树脂由环氧树脂与不饱和一元酸加聚而成，因而其兼有不饱和聚酯树脂与环氧树脂两种树脂之优点。其主要特点是：其工艺性能与不饱和聚酯树脂一样，树脂粘度低，操作方便，可用引发剂、促进剂常温固化，施工不受季节限制。树脂中含有羟基（—OH），对玻璃纤维等有优良的浸润性和粘结力。乙烯基酯树脂具有较高的热变形温度，改性的乙烯基酯树脂可增加韧性，提高延伸率。

乙烯基酯树脂具有优良的耐腐蚀性能，耐碱性与环氧树脂相似，耐酸性及抗氧化性与双酚A不饱和聚酯树脂相似，交联密度高的乙烯基酯树脂有良好的耐溶剂性。此外，乙烯基酯树脂可采用光固化工艺固化，可提高生产效率，节约能源，提高产品质量。                                                                                  

4  乙烯基酯树脂的理化性能

4.1 乙烯基酯树脂的物理力学性能

  乙烯基酯树脂的物理力学性能见表

4.2 乙烯基酯树脂的耐化学药品性

乙烯基酯树脂的耐化学药品性见表

5   化学结构与树脂性能的关系

   树脂的性能主要是指其物理力学性能与耐化学药品性，它与树脂的化学分子结构密切相关。

   树脂固化物的强度、耐热性，与树脂分子主链中的主要基团的结构、树脂的交联密度有关。树脂的耐化学药品性即耐水、酸、碱、盐、溶剂的性能与组成其分子的各基团的种类及树脂的交联密度有关

基团结构稳定，提供刚性、热稳定性；酯基（－C－O－） 易受碱、水的侵蚀；醚键（－O－）化学稳定性好；R（常为－CH3）基团对酯基有屏蔽保护作用，使其不易水解；羟基（－OH）的存在增强了树脂的浸润性和粘结力；乙烯基酯树脂的活性交联点（双键）位于分子端部，易于交联反应，因而乙烯基酯树脂的固化度比不饱和聚酯树脂的固化度高，这就进一步提高了树脂的耐蚀性。

不饱和聚酯树脂中的酯基重复出现在主链中，且数量多，而乙烯基酯树脂的酯基仅仅在主链的末端，且只有２个。间苯型不饱和聚酯树脂酯基含量8~9×10-3mol/ml，双酚Ａ型不饱和聚酯树脂酯基含量2.6~3.4×10-3 mol/ml,而双酚Ａ型乙烯基酯树脂的含量为1.2~1.6×10-3mol/ml。^[3]

邻苯型和间苯型不饱和聚酯树脂酯基含量一样，但间苯型不饱和聚酯树脂的耐化学药品性、耐热性优于邻苯型的，这是因为间苯型的酯基分子间距大，受到了位阻效应保护而致。

树脂固化物的耐热性与其结构中骨架基团的稳定性及树脂交联密度有关，后三种树脂中含有双酚A、苯环等骨架，因而具有较高的耐热性。酚醛环氧乙烯基酯除含有多个稳定的苯环结构外且端基有多个双键，其交联密度最大，因而其耐热性最高，耐化学药品性最好。

6  乙烯基酯树脂的固化体系

乙烯基酯树脂的固化与不饱和聚酯一样，是通过引发剂产生的游离基激活树脂及交联剂（苯乙烯）中的双键，使树脂加聚反应而固化。一般采用有机过氧化物为引发剂，用钴盐、胺类化合物为促进剂。

常用的两种固化体系为：

（1）   过氧化甲乙酮／环烷酸钴（或辛酸钴）

  （2）   过氧化二苯甲酰／二甲基

实用时引发剂过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰均已先与邻苯二甲酸二丁酯按一定比例工厂化混合配制好；促进剂环烷酸钴、二苯胺也同样用苯乙烯稀释配制好。

一般使用配方为：

（1）乙烯基酯树脂100／过氧化甲乙酮2~4／环烷酸钴1~4

（2）乙烯基酯树脂100／过氧化二苯甲酰2~4／二苯胺1~3

由于用户具体使用时环境温度、加工工艺等各不相同，会对树脂凝胶时间的长短有不同的要求，这就需要对引发剂、促进剂的品种、加入量的大小等作相应的选择和调整。需要较快固化的可选择配方（2）。需快速固化或在低温、潮湿情况下可选择复合固化体系，如乙烯基酯树脂100／过氧化甲乙酮2／环烷酸钴3／二甲基0.5,乙烯基酯树脂100／过氧化甲乙酮1／二苯胺0.5/过氧化二苯甲酰1/环烷酸钴0.5。在缠绕成型时，当需要有较长凝胶时间时可采用配方

（1），并减少引发剂、促进剂的用量，如采用配方：乙烯基酯树脂100／过氧化甲乙酮1／环烷酸钴0.5,在20℃时胶凝时间为2.5小时,但须指出,如期望制品达到最佳性能,常温固化后应再经100℃,2小时的热处理。

8  乙烯基酯树脂的应用

8.1玻璃钢制品和衬里

   乙烯基酯树脂常用于有较高耐温要求、较强腐蚀条件的玻璃钢制品，如制作大型的玻璃钢 贮罐、槽车、塔器、 管道、风机等。需防腐蚀的钢制容器，混凝土槽等也常用乙烯基酯树脂玻璃钢作内衬。

PTA污水处理装置酸化沉淀池，介质为PTA污水，污水中含有醋酸、对苯二甲酸、氯化物、稀硫酸、氢氧化钠、微量二甲苯等，PH值2~13，工作温度40~96℃。原用双酚A不饱和聚酯玻璃钢内衬遭腐蚀破坏，后改用双酚A乙烯基酯树脂使用效果良好。乙二醇装置混凝土污水池，污水中含有碳酸盐等，也采用了双酚A乙烯基酯树脂玻璃钢内衬防腐获得满意效果。

化肥尿素造粒塔内壁在60年代中期用涂料防腐，尿素对混凝土壁的结晶腐蚀非常严重。天然气化工厂用环氧玻璃钢内衬防腐获得成功。但环氧树脂粘度大，施工不便，近年来已开始用乙烯基酯树脂代替环氧树脂，用于尿素造粒塔内壁防腐。

   由于乙烯基酯树脂有很好的强度、耐腐蚀性和耐温性，因而可用它来制作胶衣树脂，用作人造玛瑙、大理石、卫生洁具等高档制品的胶衣。为了提高乙烯基酯树脂的触变性和粘度，可加入气相白碳黑，再配合加入少量的极性添加剂，如甘油，BYK605等。

8.2树脂胶泥、砂浆

用乙烯基酯树脂配制的胶泥、砂浆可用于耐蚀砖板的内衬、铺砌、勾缝，也可用于耐腐蚀树脂砂浆整体地面。如化工厂氯碱工程碱蒸发地面，介质为氢氧化钠，浓度30%，采用乙烯基酯树脂砂浆做整体地面

8.3涂料

8.3.1光固化涂料

   乙烯基酯树脂在有苯醌、苯偶姻醚等光引发剂存在下，经紫外线照射，能引发交联固化，且固化速度极快，可以以秒计。利用这种特性制成的乙烯基光固化涂料节省能源，大大提高生产效率，具有良好的应用前景。

8.3.2鳞片涂料

   用乙烯基酯树脂与玻璃鳞片等制成的鳞片涂料，可用于钢制容器设备内衬，广泛应用于石油化工、冶金、造纸、电镀、氯碱、医药、食品、建筑等行业，如火力发电厂给水系统的脱硫塔，氢氧化钠、盐酸槽等，排气系统的烟气脱硫装置的除尘器、吸收塔、氧化塔；风管、烟囱等内壁防腐，在对温度和强度要求较高的场合，常采用鳞片涂料与玻璃钢的复合结构。乙烯装置的烟气脱硫部分的设备均用鳞片涂料防腐。烟气中的SO2在吸收塔与氨水接蚀生成NH4HSO3液，再在中和槽内进一步与氨水反应生成（NH4）2SO3，再在氧化塔内氧化生成（NH4）2SO4液。氧化塔φ2800、L14400，工作温度90℃，压力为满液＋0.01Mpa,介质为(NH4)2SO3、（NH4）2SO4液，该设备用厚度2.5mm的乙烯基酯鳞片涂料内衬，使用效果良好。