棒状镁阳极镁棒状阳
特种铝酸盐防腐材料
聚氨酯耐磨地坪施工
KPI耐酸胶泥及混凝
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9.8.3.6 典型耐化性能
表9.8.3.6列出了乙烯基酯树脂和其他类型树脂的耐化学性比较情况。
无机酸
有机酸
氧化剂
碱
有机溶剂
OYCHEM®191邻苯型不饱和聚酯树脂
中
差
OYCHEM®199间苯型不饱和聚酯树脂
良
差、中
OYCHEM®963对苯型不饱和聚酯树脂
OYCHEM®197双酚A型不饱和树脂
呋喃树脂(常温固化)
中、良
呋喃树脂(高温固化)
E-51环氧树脂(常温固化)
E-51环氧树脂(高温固化)
OYCHEM® 8001双酚A乙烯基酯树脂
优
良、优
OYCHEM® 8007酚醛型乙烯基酯树脂
9.8.3.7 巴氏硬度、热导率、机械性能、热膨胀系数、收缩率、电性能、阻燃性能
(1)巴氏硬度
巴氏硬度是固化物表面硬度的一个表征参数,ASTM标准要求FRP的表面巴氏硬度达到制造商公开数据的90%以上。实际上,巴氏硬度的影响因素很多,后固化处理与否对巴氏硬度的影响较大,此外还有表面毡是否使用了有机纤维,是否是闭模成型,手糊成型的话富树脂层是否添加了蜡液、UV吸收剂、颜料或其他物质。不规则的表面,巴氏硬度不易测量,因此在实际施工中,常平行地制作一个纤维增强塑料(FRP)积层平板用于测试巴氏硬度。
经验表明,有机纤维表面毡较之玻璃纤维表面毡会导致表面巴氏硬度的下降。巴氏硬度常用来判断表面固化程度,其表面也经常用“丙酮敏感性”试验来确认,尤其是在巴氏硬度测试不便处。丙酮擦拭挥发之后,如表面出现发黏和软化迹象,那就代表表面固化度不足。
项目
手糊VER-FRP
缠绕VER-FRP
环氧FRP
PVC板材
橡胶板
PP板材
碳钢SS400
316L不锈钢
哈氏合金
铝合金
相对密度
1.4
1.8
1.5
1.45
1.65
0.91
7.8
8.0
8.8
2.84
拉伸强度/MPa
≥160
≥240
≥150
≥60
≥36
≥38
≥450
≥580
≥85
拉伸模量/GPa
≤108
≤310
98
≥4
≥3.9
≥1.4
206
193
68
线性膨胀系数/10-6℃-1
23
22
24
70
130
110
12
16
热传导系数/kcal·m-1·h-1·℃-1
0.22
0.5
0.13
0.1
0.08
41.5
14
199
最高耐热温度/℃
170
60
80
≥200
相对造价
100%
约90%
约130%
约60%
约150%
约200%
>300%
约120%
氯乙酸
耐
不耐
<60℃耐
草酸
稀硫酸溶液
<50%耐
浓硫酸
<75%耐
<80℃<50%耐
<85%耐
稀盐酸
浓盐酸
<20℃<36%耐
浓磷酸
<95%耐
氢氟酸
<20℃<40%耐
<25℃耐
浓氟硅酸
<30℃<40%耐
稀氢氧化钠
<20%耐
稀氢氧化钾
氨水
氯气、氯氧化物、次氯酸盐
氯化铵
<60℃<25%耐
氯酸盐
<25℃<20%耐
(2)热导率(K值)
纤维增强塑料(FRP)的热导率随着纤维含量增加而增加。如表9.8.3.7-2所示。
树脂
浇铸体
纤维增强塑料(FRP)
M/M
M/Wr/M/Wr
玻纤含量%
0
25
40
OYCHEM®8441
1.83
1.68
1.86
OYCHEM®8007
2.10
2.40
OYCHEM®8005K
1.84
1.97
2.16
OYCHEM®8005FR
1.79
2.49
OYCHEM®197
1.56
M =短切毡,450g/m2;Wr =方格布,800g/m2 ;典型测试数据,不可视为标准
(3)不同纤维含量FRP机械性能
一般而言,纤维增强塑料(FRP)的机械性能随增强材料的含量增加而增加,还受到树脂选型、增强材料的类型、增强材料的排列方向的影响(如表9.8.3.7-3)。纤维增强塑料(FRP)的机械性能尽管可以通过结构设计和层铺顺序来预测,但实际的数据还是需要实际测试确认。
M/Wr/M/Wr/M
玻纤含量/%
OYCHEM®8001
83
147
91
125
11.9
13.2
5.9
10.8
弯曲强度/MPa
138
179
185
258
弯曲模量/GPa
6.8
8.9
10.4
OYCHEM®8071
163
165
12.2
7.3
145
358
341
5.5
10.7
10.0
81
117
79
217
5.3
10.1
14.0
108
274
137
421
5.4
10.2
M =短切毡,450g/m2;Wr =方格布,800g/m2;典型测试数据,不可视为标准
(4)典型FRP线性膨胀系数
纤维增强塑料(FRP)的线性膨胀系数随着纤维含量的加大而降低,还受到增强材料纤维类型、纤维排列方向等的影响,见表9.8.3.7-4。
FRP-1(M/M)
FRP-2(M/Wr/M/Wr)
65
30
21
57
28
51
31
20
OYCHEM®8077
61
17
M=短切毡,450g/m2;Wr=方格布,800g/m2;Harrop热分析仪,测试FRP在-30℃~100℃的线性膨胀系数;典型测试数据,不可视为标准
(5)浇铸体体积收缩率
树脂的固化收缩率取决于聚合过程的收缩。FRP的线性收缩率取决于纤维等增强材料的类型、含量、排列方式等,见表9.8.3.7-5。
液态树脂密度/(g·cm-3)
固化物密度/(g·cm-3)
体积收缩率/%
1.08
1.16
1.04
1.14
8.2
1.05
1.15
1.24
浇铸体的固化程序:室温×24h+120℃×3h;典型测试数据,不可视为标准
(6)浇铸体电性能
树脂固化物具有较高的介电常数和较低的耗散因子。介电常数是弱导电性材料的空气的电容的比率。耗散因子是聚合物材料在交变电场下经历分子运动之后能量的损失。标准树脂铸件的电性能见表9.8.3.7-6。
介电常数[1]
耗散因子
平均介电常数[2]
3.45
0.0050
3.38
3.34
0.0123
3.39
3.44
0.0055
3.04
0.0156
2.94
[1] KHz;[2] 1KHz,10KHz,100KHz和1MHz的平均值;[3] 典型测试数据,不可视为标准
(7)阻燃性
许多不饱和聚酯和环氧乙烯基酯树脂是基于卤化中间体的。这些独特的化学结构既考虑其优良的耐腐蚀性,同时纤维增强塑料(FRP)又具有优异的阻燃性。为了提高阻燃性,可以添加氧化锑,但锑氧化物添加到非卤化树脂中去的阻燃效果并不明显。ASTM E 84建筑材料表面燃烧特性试验方法(即通常所说的“风洞试验”)是公认用来确定火焰传播速度值的标准,目前的行业惯例要求的结构材料、管道、油烟机等油烟处理设备具有火焰蔓延等级为25或更小(通常被称为I类)。
其他几个通常用于纤维增强塑料(FRP)烟密度和阻燃性能测试的方法包括GB 8624(氧指数测试)、ASTM E 162(辐射板测试)、UL94标准(更多用于塑料的阻燃性)。对于ASTM E 84之外的其他阻燃性测试结果(UL94阻燃级别、氧指数、锥形量热仪)的更具体的信息,请联系OYCHEM®技术服务部门。表9.8.3.7-7列出了OYCHEM®乙烯基酯树脂纤维增强塑料(FRP)材料的阻燃性能。
树脂类型
火焰蔓延速度
级别[2]
参比石棉/水泥
I
OYCHEM® 8005FR(无需添加氧化锑)
<25
OYCHEM® 8005K(添加3%氧化锑)
OYCHEM® 297(添加5%氧化锑)
II
参比红橡木板材
100
III
胶合板
200
非卤化树脂
350~400
注:[1] FRP厚3.2mm,短切玻璃纤维毡约30%;[2] I级火焰蔓延速度<25;25≤II级火焰蔓延速度<75;III级火焰蔓延速度≥75。
9.8.3.8 如何储存、运输、使用乙烯基酯树脂
储存、运输、使用乙烯基酯树脂时,须注意以下事项。
(1)乙烯基酯树脂加入适当的有机过氧化物固化剂,在室温、中高温时都可以很方便地固化,也可单独添加光开始剂,采用光照方式固化。
(2)固化配方因树脂种类、成型工艺、作业温度等实际情况需要而异;室温下的凝胶化时间和最高发热峰温度可以通过改变固化剂、促进剂以及助促进剂的用量来控制;固化程度可以通过测量室温时的巴氏硬度来衡量。固化后建议在使用前常温放置一至两周或加热处理。
(3)常温成型(5℃~40℃)采用的固化体系有两种:环烷酸钴或异辛酸钴(或含N,N’-二甲基苯胺)+过氧化甲乙酮(或过氧化氢异丙苯或过氧化环己酮);过氧化苯甲酰+N,N’-二甲基苯胺。
(4)中温成型(60℃~100℃)可根据成型方法和要求不同采用以下体系:过氧化苯甲酰;过氧化苯甲酰+N,N’-二甲基苯胺;环烷酸钴或异辛酸钴(或含N,N’-二甲基苯胺)+过氧化甲乙酮(或过氧化氢异丙苯或过氧化环己酮)。
(5)高温成型(100℃~180℃)可根据成型方法和要求不同采用以下体系:过氧化苯甲酰;叔丁基苯甲酸盐;叔丁基辛酸盐等,最常用还是BPO、TBPO、TBPB或者他们复合在一起使用。
(6)不同厂家的MEKP和不同厂家的金属钴盐有不同的反应性配合差别,就一般而言,OYCHEM®乙烯基酯树脂最适宜的添加量为:Oct-Co(Co: 6%) 0.2%~0.5%、100%N,N’-二甲基苯胺(DMA)0.0%~0.2%(当作业温度低于15℃时,建议采用)、55%的过氧化甲乙酮(MEKP)0.9%~2.5%。促进剂和固化剂一般的比率在1︰3~1︰6之间,并且促进剂、助促进剂、固化剂都需要分别添加,一般建议遵照助促进剂—促进剂—固化剂的顺序添加(也可将助促进剂和促进剂先行混合好一并添加);为减少促进剂的添加量误差,也可使用配套促进剂OYCHEM®1305等,一般使用量为树脂的1%~2%。
(7)过氧化苯甲酰BPO有粉状和糊状之分,就一般OYCHEM®乙烯基酯树脂而言,添加量为100%DMA0.05%~0.2%、98%BPO粉1.0%~2.0%,多数情况下,BPO︰DMA比例在10︰1~15︰1之间。
(8)过氧化氢异丙苯CHP可有效降低放热量、减少龟裂,CHP/MEKP复合使用居多;MEKP和BPO、TBPB也可复合使用,提高常温固化固化度。
(9)针对特殊加工条件,需要添加针对性的,具有不同阻聚、缓聚效果的添加助剂。
(10)为改善空气接触表面固化不良之现象,可在表面层树脂中添加2%~4%的52℃~54℃熔点的石蜡苯乙烯OYCHEM®1360。
(11)建议施工温度不低于5℃,相对湿度不得高于80%。
(12)出厂质检报告合格证上数据是按照不同树脂不同检测标准而得到的实测数据,实际使用时,需要根据施工环境温度、湿度以及现场使用促进剂、固化剂的种类,现场做小试实验确定合适的配比;施工环境会对树脂固化产生影响,请务必在使用树脂前确认固化配方,特别是在有大量增强材料/填料(如连续纤维布、碳酸钙等)和添加剂(如硅胶、炭黑、胺处理等助剂)配合使用场合下,先进行相同配合条件的固化试验,以确定准确固化配方。
(13)树脂添加粉料、纤维或其他物质之后,凝胶时间会相应延长,具体延长时间和制品的厚度尺寸有关,一般情况下,纤维增强塑料(FRP)制品延长30%~80%,薄涂延长100%以上,乃至200%以上。
(14)树脂积层,既要考虑纤维等填料的含浸,又要考虑到树脂的挥发、流挂等,一般选择50g小试凝胶时间为15min~30min为合适;对于薄涂或薄制品,宜选择更短(如5min~10min);对于厚制品,可采用促进剂按层递减(由内而外)的配料方案,更便于内层树脂的热量释放;对于50g树脂试样凝胶时间超过40min的,可根据情况选择延时施工,即促进剂固化剂都加入搅匀之后等待一段时间再施工。
(15)切忌添加饱和类的其他非活性溶剂进入树脂作为稀料,如甲苯、二甲苯、甲乙酮、丙酮、香蕉水等;添加苯乙烯作为稀料,需控制在树脂量的5%以内,过多的苯乙烯稀释剂的加入,会导致最终固化物的耐热、耐腐蚀、强度、韧性都大大下降。
(16)现场切忌促进剂和固化剂直接接触,不可同时添加,严禁烟火,防止水、灰尘和其他杂质进入树脂,防止纤维粘上尘土或油污等。