耐水性和耐堿性
乙烯基酯樹脂結構式中酯鍵部分是不穩定的部分,在路易斯酸、堿催化下,易水解。在堿性環境中水解后與Na+形成水溶性的金屬鹽,反應是不可逆的;在酸環境中水解反應是可逆的。、
不穩定的酯鍵水解特征如下:①溫度升高,酯鍵水解、醇解的速度更快;②酯鍵含量越大,相應透濕性越大,越不耐水解,特別是熱水解和堿腐蝕。酯鍵濃度減半,耐水解時間延長20倍。
乙烯基酯樹脂的耐水解性和耐堿性與以下因素有關。
(1)乙烯基酯樹脂酯部分的酯鍵濃度。酯部分的酯鍵濃度越大,耐水解性和耐堿性越差,這導致富馬酸改性型雙酚A型乙烯基酯樹脂因酯鍵濃度大于標準雙酚A型乙烯基酯樹脂酯鍵濃度,從而其耐堿性明顯不如后者。
(2)乙烯基酯樹脂酯部分的酯鍵位置、受保護程度。連接酯鍵兩端的分子結構式的大小、酯鍵周邊空間位阻等,都對乙烯基酯樹脂酯部分發生酯解的難易程度產生影響,酯鍵兩端的分子結構越大,空間位阻越大,酯鍵受保護程度越高,發生水解或堿性酯解就越難。
(3)交聯單體含量、官能度、酯鍵濃度。采用不含酯鍵的苯乙烯相較于采用含有酯鍵的丙烯酸酯類交聯單體,耐水解和耐堿性更好。苯乙烯含量越高,終固化物的酯鍵相對含量越低,耐堿性也越好。
(4)整個乙烯基酯樹脂酯部分的疏水性及分子量。整個乙烯基酯樹脂酯部分的吸水性越強,耐水煮性能就越差。酯部分分子量的大小對終分子結構的極性也有影響。
(5)雙鍵交聯密度。交聯密度越大,耐水解和耐堿性能越好。
(6)對于有機堿而言,除了考慮堿性環境的腐蝕之外,還需要考慮有機堿溶劑的溶脹滲透性能,
氫氧化鈉等某些堿的腐蝕性隨著濃度的升高先變強,然后再下降;氫氧化鈉的腐蝕性在其5%~25%區間的溶液是*的,這與一般的化學介質的腐蝕性隨濃度的升高而變強的特點不一致。因此乙烯基酯樹脂耐5%~25%氫氧化鈉液的能力反倒不如耐40%以上氫氧化鈉腐蝕的能力。
采用富馬酸己二酸改性的雙酚A型乙烯基酯樹脂含有更多的酯鍵和具有更高的固化交聯密度,更高的酯鍵密度,而酯鍵容易受高溫堿溶液的水解攻擊,且水解過程是不可逆的,所以酯鍵密度越大,耐堿性就越差。但耐堿性與耐酸/溶劑性是一對矛盾體,耐堿性越好,耐酸和耐溶劑性越差,采用富馬酸己二酸改性的雙酚A型乙烯基酯樹脂與酚醛型乙烯基酯樹脂的耐堿性明顯不如標準雙酚A型乙烯基酯樹脂。
耐堿性和耐水解性能,不僅與樹脂有關,還與纖維和填料有關。C型玻璃纖維耐堿性不好,不含酯鍵的有機纖維常用作為耐堿玻璃鋼制品的耐腐蝕阻擋層的增強材料。有機纖維與玻璃纖維相比具有較好的耐化學腐蝕性能,特別是在耐水、耐青氟酸和耐堿性方面有其獨到之處,但樹脂基有機纖維復合材料的缺點是力學強度較玻璃纖維差。在80℃條件下,絳綸不能達到耐堿性要求(因絳綸的化學組成是聚酯纖維,含有大量的酯鍵,在80℃堿液作用下易水解),維綸的耐堿性尚可(化學構成是聚乙烯醇縮甲醛,常溫下耐堿性良好,但耐熱水性不好),錦綸的耐堿性良好(化學構成為聚酰胺,不含酯鍵等易水解的基團,能耐堿液介質的作用)。
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