⑴ 低碳生活為題材 高中科技論文 提出問題 分析原因 解決措施 低碳環境 4點(具體)
從全球金融危機到今天,我們面臨了一個新的經濟形勢。「人類要生存、地球要降溫」,「低碳經濟」將改變我們的生產和生活方式。從六十年代起,玻璃鋼復合材料作為一個輕質高強材料參與了國民經濟各個領域的材料變革和創新;五十多年過去了,事實告訴我們,我們這個材料極具強大的生命力,UPR 樹脂基復合材料產量已達到年產量400 多萬噸,其中玻璃鋼材料為190 多萬噸,樹脂澆鑄石材及塗料280 多萬噸。可以看到,復合材料戰線上的廣大員工、科技人員、老總付出了艱苦辛勤的勞動,作出了豐功偉績,換來了玻璃鋼復合材料產業璀燦的全面發展時期。今天,我們又處在能源結構的重大變革時期,要使我們的材料和產品適應全球「低碳經濟」的形勢,開發新一代的材料和產品將是我們的努力方向。這次,我和大家共同交流的題材是「面臨全球低碳經濟、加快材料和製品的技術創新、推進玻璃鋼復合材料產業的全面提升」。以此拋磚引玉,形成共識。
我向大家匯報的內容為三個部分:
一、我國UPR 產業十年回顧和2009 年UPR 發展現狀
二、低碳經濟和玻璃鋼新興市場
三、我國風電市場和兆瓦級玻璃鋼葉片
一、我國UPR 產業十年回顧和2009 年UPR 發展現狀
2009 年我國UPR 行業經歷了不平凡的一年,據中國UPR 行業協會初步統計,總產量達到153 萬噸,比上年增長了5.5%。其中環氧乙烯基酯樹脂達到3.3 萬噸,增長11%。全國四大民營企業亞邦、天和、福田、華迅等總量達到44 萬噸,比上年增長11%,外資企業DSM、亞什蘭、長興、上緯、華日、昭和等總量達到12 萬噸,比上年增長9%。江蘇達到63 萬噸,比上年增長5%。國內UPR 在其形成終端復合材料產業的主要流向為三大市場:UPR 基玻璃鋼(FRP)市場,佔了樹脂總用量的55%,UPR 基人造石、工藝品、鈕扣等市場,佔了樹脂總用量35%;UPR 基功能塗料,佔了樹脂總用量的10%。表二從應用區域分析,玻璃鋼市場集中在江蘇、上海、山東、廣東、浙江、河北、天津、河南。人造石、工藝品、鈕扣市場集中在浙江、廣東、福建、山東、上海、江蘇、四川。功能塗料市場集中在廣東、上海、江蘇、浙江、山東、河北。2008 年下半年全球金融危機的影響,曾一度出現的樹脂滯銷,到十月份後很快恢復增長。國家四萬億投資和十大產業調整振興規劃,對抵禦金融危機影響,優化產業結構,持續增長發展的意義重大。鋼鐵、汽車、船舶、石化、紡織、輕工、有色金屬、裝備製造、電子信息、物流十大行業與玻璃鋼產業關聯密切。這十大產業依附著我國城市工業化、城鄉一體化大規模經濟建設的契機。這個契機又是以傳統能源節能減排、新能源開發的低碳經濟為目標展開的。玻璃鋼復合材料以其自身創新為自己贏得了機遇和增長點。從國際市場看,2008 年全球金融危機使歐美經濟陷入了困境,居高不下的原油一下跌到50 美元一桶,化工原材料出現了階段性的市場過剩,價格走低;從國內看,玻璃纖維階段性、結構性、區域性的失控發展,產量突破了年產200 多萬噸,一半左右出口海外。金融危機襲來,出口受阻,玻璃纖維大量「倒向」國內,互相壓價。化工原材料和纖維的大幅度跌價,使玻璃鋼復合材料產業得到多少年以來從未有過的利好時機,為其低成本擴張提供了條件,從而也帶動了樹脂的增長。
2009 年,UPR 行業呈現了五大流向和熱點:持續增長的玻璃鋼復合材料行業的普及和提高,齊頭並進,一方面拉動了低成本、通用型樹脂的擴展,另一方面,新興FRP 市場開發,推動了高性能、個性化的樹脂增長。反映在鄰苯型纏繞樹脂、抽真空樹脂、SMC/BMC 樹脂、拉擠樹脂、滌綸和對苯改性樹脂的全面鋪開。此外,高性能玻璃鋼復合材料產品風機葉片、電器開關、壓力管道、電力原器件、脫硫、高速列車內外裝飾結構件、豪華遊艇、工作艇、運動艇等的市場需求,又使間苯型、環氧乙烯基酯型抽真空樹脂、SMC/BMC 樹脂等快速增長,呈現了樹脂市場的「兩頭熱」。以天馬、天津合材、費隆、華昌為代表的國企改制企業,以亞邦、天和為代表的國內大型民營企業,以華科為代表的國內科技人員組合企業,以DSM、華日、長興、亞什蘭、昭和、上緯為代表的外資企業,在國內UPR 大舞台上各領風騷,引領市場。
第二個流向和熱點是澆鑄型樹脂發展迅猛。前幾年,澆鑄型樹脂工藝品在面臨海外市場疲軟的情況下,急轉國內建築裝飾裝修市場,大批量進入樓堂館所和高檔商場,取得非常明顯效果。澆鑄型人造石的技術提升,已從面廣量大的櫥檯面板走向機械化成型的人造大理石和人造石英石面板,大量應用於牆面飾材和地面材料。 福建、廣東、山東等地的石材企業已開始從礦山開采轉向用合成石製造。全國人造石材用樹脂,09 年產量均超過前兩年。傳統澆鑄產品聚酯紐扣、原子灰樹脂、礦用鉚固樹脂等繼續保持較好的增長勢頭。
第三個流向和熱點是江蘇、上海和天津,已成為國內近幾年UPR 發展十分活躍的地區,並以技術創新和新產品開發引領國內UPR 及其復合材料市場的潮流,推進國內UPR 復合材料市場的普及和提高。2009 年該地區UPR 產量佔到全國總量的一半以上,其中環氧乙烯基酯樹脂95%的產量集中在上海和江蘇。這個地區也是中外UPR 企業密集產區,既有早先進入的華日、DSM、亞什蘭、長興、昭和上緯等外資企業向國內傳輸海外成熟的產業市場,佔有國內高中端市場優勢。又有一批如天馬、華昌、亞邦、費隆、華科、華潤、天馬瑞盛、富菱、興合等企業。這里特別要提到的是國內UPR 行業的「亞邦」現象。2009 年亞邦公司生產了17 萬噸樹脂。亞邦憑著一個產業鏈的樸素情感,「有我也有你」、「有你也有我」,緊緊貼近市場和客戶,大力開發低成本通用型樹脂,高性能水晶樹脂和石材樹脂,為行業做出了貢獻;產量連續五年蟬聯全國第一。多少年來,亞邦在全國各地的銷售公司由單一樹脂銷售發展為FRP 企業用原材料的「一站式」服務;亞邦各地的銷售公司同時也是亞邦派出的分公司,在做好材料和服務同時,積極進行市場調查,他們可以在12 個小時內,快速反映全國各地FRP 產業的動態。亞邦在與市場下企業不斷互動中做大做強。
第四個流向和熱點是兆瓦級玻璃鋼葉片的高性能要求,加速了UPR 和環氧乙烯基酯樹脂的技術攀升。國內兆瓦級風電市場從2007 年進入一個高速發展期,年平均新增裝機容量為600 多萬千瓦,2009 年裝機總容量達到2000 萬千瓦。按1.5 兆瓦推算,全年葉片總量達15990 片,樹脂用量達5萬多噸,加上外資風電企業出口葉片用樹脂量可達到7 萬多噸,其中50%為UPR 和環氧乙烯基酯樹脂我國兆瓦級玻璃鋼葉片專利技術是從德國和荷蘭引進的,對纖維和樹脂的性能標准高,並經過德國船級社GL 論證。兩道「門檻」,對國內樹脂和纖維企業提出了極為嚴格的要求。外資企業亞什蘭、上緯、DSM 公司具備條件,「輕車熟路」,搶先了國內風電兆瓦級葉片市場。兆瓦級葉片從葉形設計、結構設計、鋪成設計、模具技術到葉片製造是一極為復雜的系統工程,葉片運行期長二十年,對樹脂企業是個「考驗」。樹脂企業是「嘗試」兆瓦級葉片市場主要靠企業自主的技術實力。第五個流向和熱點是國內玻璃鋼復合材料裝備製造的發展和提高。江、浙、冀、魯等省的SMC、纏繞、拉擠、人造石、模壓等設備及其模具設計製造不僅滿足國內需求、,還X 量出口。裝備技術的提升拉動了UPR 的性能、品質的提高和中、高檔樹脂需求的上升。2010 年,國內UPR 行業的發展空間依然很大。外資企業認為,中國是全球經濟增長最快的國家,是全球最大的復合材料市場,他們對中國的發展充滿信心。DSM、華日、亞什蘭等正在進行擴能增產的布局,此外,雷可德也將在天津投產。全國的樹脂產量巨頭亞邦、天和、福田、華迅都在擴張。
國內UPR 發展趨勢中還有一個不可忽視的現象是中西部、西南等地區將出現FRP 復合材料產業新的發展布局。據有關方面了解,圍繞著西安、洛陽及晉中南地區,圍繞東盟和我國貿易「零關稅」的實施及大西南的建設,圍繞甘肅、新疆化工原料配套基地、大西北建設和西亞出口等區域對玻璃鋼復合材料的需求日益上升,不久會在這些地區出現UPR 和玻纖的規模型企業。到2009 年底,我國UPR 企業將超過160 家,有2/3 的企業是由過去鄉鎮企業轉制為民營企業和私營企業。這部分企業中,有的積極引進技術人才和先進裝備,使自身得到提高,逐步樹立了品牌。但絕大多數企業,缺少技術,舉步艱難,有的還摻做「搗漿糊」。這些企業,面臨兩條出路,一條是發展下游產品,還有一條是通過技術進步,提升企業。這兩條路走不通,只有讓市場淘汰你。可以預計,UPR 行業在三、五、八年這三個階段,面臨不斷地整合和重組,樹脂的增長方式將由產量的增長轉變為品牌和質量的升級。
二、低碳經濟和玻璃鋼新興市場
「低碳經濟」這個名詞最早見諸於2003 年英國能源白皮書《我們能源的未來;創造低碳經濟》。作為第一次工業革命的先驅和資源並不富裕的英國,充分意識到能源安全和氣候變化的威脅。據有關資料報道,現在全世界每年二氧化碳排放量接近300 億噸。二氧化碳的大量排放,造成全球氣候變暖,海水倒灌。聯合國政府間氣候變化專門委員會警告稱,氣候變暖引起海平面每年上升18-59 厘米,按照這樣的速度,到2100 年,全球一些低地島國和全球三十二個氣候變化最前沿的三角洲將會全部或局部被海水淹沒。先進發達國家已把二氧化碳作為大氣污染物質,相應增收碳排放稅。
低碳經濟,十年來全球經歷了三個發展期。1997 年12 月,在日本京都召開的《聯合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議通過了限制發達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》。議定書規定,到2010 年,所有發達國家二氧化碳等6 種溫室氣體的排放量,要比1990 年減少5.2%。議定書對中國等發展中國家沒有強制排放要求,並獲得了170多個國家的批准。
第二次會議是2007 年12 月15 日,《聯合國氣候變化框架公約》第十三次締約方大會在印度尼西亞巴厘島舉行,通過了「巴厘島路線圖」。主要內容包括:大幅度減少全球溫室氣體排放量,未來的談判應考慮為所有發達國家(包括美國)設定具體的溫室氣體減排目標;發展中國家應努力控制溫室氣體排放增長,但不設定具體目標;應對全球變暖,發達國家有義務在技術開發和轉讓、資金支持等方面,向發展中國家提供幫助。 「巴厘島路線圖」首次將美國納入談判進程之中,要求所有發達國家都必須履行可測量、可報告、可核實的溫室氣體排放責任。另外,「巴厘島路線圖」還強調必須重視適應氣候變化的技術開發、轉讓和資金三大問題。目標上,「巴厘島路線圖」提出了發達國家到2020 年,至少應在1990 年基礎上減排25%至40%。第三次會議是2009 年12 月7 日-18 日,全球190 多個國家和地區代表達1.5 萬人,在丹麥歌本哈根召開了聯合國氣候變化大會。這次會議在減排問題上存在著很大的分歧,主要是減排的比例和資助金額上。美國、中國、巴西等國已是全球溫室氣體排放大國,中美兩國在會上的表達讓與會國看到了希望。會議前中國已在去年11 月27 日正式對外公布控制溫室氣體排放的行動目標,決定到2020 年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005 年下降40%至45%;在此前,美國白宮宣布,將在哥本哈根氣候變化大會上承諾2020 年前實現溫室氣體排放量在2005 年的基礎上減少17%的臨時性目標。哥本哈根會議上,20 多個發達國家私下起草了一個減排指標想獲得通過,結果,遭到了來自發展中國家的反對;美國又以「船大掉頭難」在具體減排上還不能立法。這次會議在具體減排指標上各說各有理,但最終形成共識,要加快環保技術的共享採用,加快全球減碳。
今天,我們來談低碳經濟,就是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式,其實質是能源利用效率和清潔能源使用問題,核心是能源技術創新、制度創新和人類生存發展觀念的根本轉變。低碳經濟的主流理解是指盡可能降低溫室主體排放的經濟體。其主要體現在:工業方面,高效率的生產和能源利用;能源結構方面,可再生能源生產將占據相當高比例;交通方面,使用高效燃料,低碳排放的交通工具,公共交通取代私人交通,並且更多地使用自行車和步行;建築方面,辦公建築與家庭住房採用高效節能材料以及節能建造方式。歸根到底,逐步減少單位GDP 的碳排放量。「低碳經濟」不僅僅是一種新的理念,而是下一輪新經濟的增長點。對於我國經濟發展的前景來講,以往的「中國製造」面臨減排壓力,減碳的方式將藉助於生產工藝、生產工裝、生產手段的技術升級和技術創新的 「低碳技術」,通過低碳技術的實施形成「低碳標准」,達到低碳高增長,低碳降成本。推進低碳技術與玻璃鋼產業有著密切的聯系。上世紀六十年代,玻璃鋼產業以「代鋼、代木」的樸素觀念進入市場,玻璃鋼的比強度高,大量代替鋼材及金屬材料;從節約資源出發,大量代替木材。隨著玻璃鋼產業數十年的市場運行,衍生了許多優異性能,突出在其可塑性、可設計性和多功能性。它的可塑性賦予了各類特色的成型工藝;它的可設計性,簡化了傳統的製造工藝,降低成本,實現了材料和性能的優化組合;它的多功能性表現為優良的電性能、化學性能、耐老化性能、耐疲勞性能、耐水性能、耐燃燒性能等。可以看到,未來產業推進的低碳技術達到低碳經濟,離不開玻璃鋼;同時,也給玻璃鋼產業供了新的發展空間。
從我們目前所熟悉的產業,車輛、造船、水處理、化工防腐、建築節能等都將面臨全球低碳經濟的制約,玻璃鋼復合材料已經成為和未來實現產業低碳經濟的重要選擇材料。低碳排放的交通工具包括:轎車、客車、工程車、商用車、高速列車、船艇、飛機及航天航空器。青島羅美威奧新材料製品有限公司是國內專業為高速列車車體配套輕型玻璃鋼內外飾結構件的製造企業。公司成立多年來,積極採用國際先進產品標准,優選原材料,滿足車體減重的要求和標准,首批配件成功應用於京津城際高速鐵路上。目前該公司車體配件已接到青鐵、唐鐵、長鐵的大量訂單,供不應求。羅美威奧從低碳經濟的觀念出發,通過低碳技術的實施,達到了配件規定的低碳標准,成為國內軌道交通中實現高速低排放最優秀的配套企業。還被國際知名公司西門子認證授予「最高級供應商」的稱號。再如廣西桂林大宇客車公司與其玻璃鋼大包圍配套企業一起,一改過去「論斤買賣」玻璃鋼產品的現象,共同開展以減重、低碳為目標的設計程序。交通領域里,我國船艇極具開發前景。鋼質大船實現低碳排放,減輕自重已提到日程上,若干年後,達不到國際公約減排15%的要求,就進不了公海;我國玻璃鋼遊艇市場,通過碳排放設計規范,輕質夾層結構設計將逐步取代單板設計的偏重結構。遊艇將變得更輕、跑得更快、能耗更低。水處理技術、水資源開發將是未來新興玻璃鋼產業的重要市場,河北中意復合材料有限公司與北京理工大學聯合開發成功防海水浸蝕超大型玻璃鋼管纏繞研究及移動式纏繞設備。一些企業還關注海水淡化技術中玻璃鋼高壓管的開發應用。
相比於發達國家,我們玻璃鋼產業面向「低碳經濟」的層面上明顯滯後。隨著低碳經濟的觀念不斷深入人心,國內產業將需重新解讀、重新認識,加快推進的必要性。國內傳統出口產品還在「高碳經濟」上徘徊,很可能將遭遇新一輪的「碳關稅」的「綠色壁壘」。對於玻璃鋼材料參與的各個產業,都要融入「低碳經濟」、「低碳技術」、「低碳標准」的觀念和措施,真正使我們玻璃鋼材料成為各行各業配套的、性價比和強重比最優的輕質材料、功能材料和結構,讓低碳真正和「玻璃鋼經濟」同步起來。
三、我國風電市場和兆瓦級玻璃鋼葉片
開發清潔能源、發展風力發電是全球實現低碳經濟的大事,我國風能裝機總容量已躋身世界第四。發展兆瓦級風力發電,我國當時缺少成套技術,國家果斷地組織企業引進歐洲成熟的技術,使我國風電行業成長極為迅猛。我國風電市場到底怎麼樣?前景如何?在這里我們剖析一些數字:
以上數據表明,我國風能資源非常豐富,已利用的並網風電總裝機容量只佔總資源的6‰,占國家電力總裝機容量的1.8%,與歐洲風能利用發達國家丹麥、德國相比,差距甚遠。此外,從我國目前風電並網看,將近有五分之一的風能設備未並網(2000-1613=387)。另從有關方面獲悉,近幾年,我國風電產業已令人擔憂,兆瓦級整機企業達到80 多家,兆瓦級葉片製造企業70 多家,與先進發達國家對比和國內現狀,顯然有點「魚目混珠」和「騎虎難下」。不久,國家發改委文件指出,風力發電也面臨產能過剩。緊接著國家又下文取消風電設備國產化率70%的規定。風電產能過剩和70%的國產化規定取消,是國家對我國風電行業及時注射了清醒劑。目前,一方面是低水平的重復建設,另一方面是高效先進裝備的中足,國家政策出台,使市場的自由選擇更透明、更明朗、對促進我國風電產業健康發展具有現實意義和深遠意義。
兆瓦級玻璃鋼葉片其占整個風電設備成本的20%左右。葉片的設計、選材和工藝是決定風電裝置性能與功率的主要因素,以及風力發電的單位成本。縱觀全球葉片技術的發展趨勢,並兼顧風機效能和降低成本兩因素,葉片的製作正向大型化發展。單機功率愈大,每KW 的發電成本就愈低。因此全球風電設備都在向兆瓦級大功率和長葉片方向開發。典型的丹麥LM 公司是全球風力發電最大的集團,具有28 年的生產實踐經驗,其葉片年產達1 萬片以上,已在中國天津和秦皇皇島設廠。LM 公司也是全球唯一有In-House 測試能力的公司,可針對其葉片進行Full-Scale 的測試,所有的新設計葉片均可通過20 年運轉狀況的測試才能獲准投產。這些測試項目包括靜態、動態、雷擊測試等,其測試設備中的激光掃描儀,更為葉片提供精確的幾何數據。LM 公司目前生產最長的葉片為61.5m,是全球最長的葉片,重量為17.7 噸,材質為環氧基玻纖增強復合材料,葉端等處採用碳纖,已按裝在芬蘭REpower 公司的5MW 海上風機上。LM 公司葉片製造技術包括多功能機械手鋪設玻纖,以提高鋪設進度25%;在螺栓的支撐力上進行創新,可增加葉片20%的長度;採用RIM 法縮短樹脂滲透時間15-20%;以FRP 模具取代鋼模,實現低成本。據有關信息,丹麥國家先進技術基金會撥款0.6 億丹麥克朗用於LM 公司進行創新型的新型葉片技術研究,該研究項目命名為「葉片之王」。是用FRP、C 纖維和熱塑性材料的混合紗去製造葉片。這種紗鋪進模具後,加熱模具,塑料紗線融化,將會使葉片的生產時間縮短一半。在葉片設計上,LM 公司還在10 年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念,簡稱為預彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲,使葉片在轉動狀態下,甚至處於強風時還能與塔體保持一定距離,避免葉片撞擊塔架。預彎型葉片因其許可彎曲量變大,剛度相當,從而材料用量減少,重量減輕,而獲取更多的風能。據有關方面透露,這種預彎型葉片與標准型葉片相比,風場在2.6m/秒風速條件下即可起動。據了解,LM 公司與GE 公司合作的項目中對開發加長葉片增加電量進行案例分析測定,用40.3m 長的葉片替換了原有1.5MW 風機上的37.5m 長的葉片,結果標明發電量增加7%,究其原因是其外圓掃風面積比內圓掃風面積增加了14.8%。可以認為,LM 的兆瓦級葉片的設計,製造技術是全球最先進,最富競爭力的。
在國內,中航惠騰靠不斷創新,在風電葉片行業領先一步,自主技術、自行研發UPR基FRP 葉片的企業。其600kw-750kw 葉片占國內的90%以上,在開發37.5m 葉片上成功採用了高性能UPR。公司歷年葉片裝機容量佔全國近一半的比重。該公司在尋求技術合作過程中,先後參與荷蘭、德國、英國等九家風葉企業的技術交流與合作,專案確立了中國MW 級葉片在國內技術的自主化能力。惠騰葉片技術主要特點包括結構阻尼專利(降低振動)、葉尖專有技術(提供氣動性能降低噪音)、鏡面模具技術、快速常溫固化技術、高精度平衡技術、高精度葉根定位技術等。以1.5MW、6 噸重的葉片為例,每支重量誤差在1kg 以下,重心偏差不超過10mm,因此,其啟動風速只需2.6m/秒,發電風速為3m/秒。該公司目前開發了2MW葉片,並根據風場要求,開展新的葉片設計工作。國內企業形成大批量生產的還有中復聯眾、北京中材FRP 研究院、上海FRP 院等。圍繞風電設備配套的玻璃鋼產品還有機倉罩和導流罩,國內採用最先進的抽真空和LRTM 工藝的有四家單位,山東德州地區的雙一、華翼、株丕特三家公司和江蘇的雅西路公司,產品大部為外商配套出口。常州華日新材公司最先為這些企業提供了性能優良的高強、低粘、低放熱UPR。
為降低發電成本,除葉片設計外,材料和工藝成型日新月異,通過材料和工藝的選擇達到輕量化和功能化,從而提高風能的效能。為了獲得葉片最好的性價比,近幾年,OCV 公司在全球葉片市場上推出高性能的Advantax 玻纖,該玻纖與E 玻纖相比,具有高的強度和模量,成功應用在兆瓦級葉片製造上。最近,OCV 公司又將S 玻璃纖維應用在更大的葉片上。S 玻璃纖維模量達到 85.5Gpa,比E 玻璃纖維高18%,強度高出33%,從技術角度,對於應用高強度高斷裂應變的S 玻璃纖維在風力機葉片上更為先進。最近,PPG 公司向全球風能葉片行業推出了高性能的高強、抗疲勞玻璃纖維。據介紹,開發的HYBON2026 與目前市場上用與製作葉片的玻纖產品相比,拉伸強度高出20%,抗疲勞強度也高出數倍以上。國內有關企業在滿足兆瓦級葉片的材料上也開展了大量的研製開發工作,重慶國際先後開發了ECT 和TM 高性能纖維,其銷量佔有國內兆瓦級葉片用玻纖用量的1/3,2009 年還向西歐出口高性能纖維達2.5 萬噸。此外,泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纖維也進入了市場。葉片長度的不斷增加使得輕質、高強的碳纖維在風力發電上應用不斷擴大,大絲束碳纖維價格的下降成為風力機的首選結構材料,同樣是34 米長的葉片,採用GF/UP 質量為5800公斤,採用GF/EP 質量為5200 公斤,採用CF/EP 質量為3800 公斤。因此,葉片材料開發的趨勢是採用CF/EP,但同時也面臨價格的壓力。國外正在從原材料、工藝技術、質量控制等各方面深入研究降低成本。據有關方面信息了解,為了增加葉片的剛度並防止葉尖預彎部碰到塔架,在長度大於50m 的葉片將廣泛使用碳纖維。
輕質閉孔高強度泡沫是葉片材料中又一主要組成部分,應用於結構。據瑞典DIAB 公司資料報導可用於60 米長的風機葉片芯件。採用這種芯材及導流技術,可減少50%的周期時間,降低30%的勞動力成本,與敞開型技術相比,夾芯導流技術減少90%的苯乙烯散發,並使整個葉片達到輕質高強。DIAB 公司在中國崑山廠推出的PVC 輪廓板根據產品「量體裁衣」直接用到了葉片製作上,省時省料,降低成本。目前生產葉片泡沫結構的外資公司有Gurit天津公司、加鋁上海公司等,國內常州天晟公司與有關科研院所合作,於去年開發成功結構泡沫。
隨著海上風電的開發,對葉片的性能要求更高,輕質、高強、高彈、耐疲勞將推進新材料的不斷產生。拜爾公司不久前推出商業化牌號Baytube 碳納米管用於環氧樹脂中,提升葉片的抗疲勞、抗沖擊性和改善材料回彈性。該公司透露,採用納米碳管於樹脂中,將使葉片質量減輕20-30%,強度增大30%。在葉片成型工藝上出現了新的動向,中復聯眾公司已實踐完成了預浸料成型工藝後,葉片製造由濕法成型改變為干法加熱成型;德國西門子公司在葉片成型工藝上獨創了整體成型。這些新技術的應用進一步提高了產品的尺寸穩定性,還縮短了製程時間。
⑵ 環氧乙烯基酯樹脂還是環氧樹脂嗎
環氧乙烯基抄酯樹脂還是環氧樹脂。襲
乙烯基酯樹脂是由雙酚型或酚醛型環氧樹脂與甲基丙烯酸反應得到的一類變性環氧樹脂,通常被稱為乙烯基酯樹脂(VE),別名環氧丙烯酸樹脂,為熱固性樹脂。乙烯基酯樹脂秉承了環氧樹脂的優良特性,固化性和成型性方面更為出色,能溶解於苯乙烯以及丙烯酸系單體。
乙烯基酯樹脂英文名稱:Vinyl ester resin,簡稱:VER。
環氧樹脂:
是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機化合物,除個別外,它們的相對分子質量都不高。環氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為其特徵,環氧基團可以位於分子鏈的末端、中間或成環狀結構。由於分子結構中含有活潑的環氧基團,使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶的具有三向網狀結構的高聚物。凡分子結構中含有環氧基團的高分子化合物統稱為環氧樹脂。固化後的環氧樹脂具有良好的物理、化學性能,它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度,介電性能良好,變定收縮率小,製品尺寸穩定性好,硬度高,柔韌性較好,對鹼及大部分溶劑穩定[1] ,因而廣泛應用於國防、國民經濟各部門,作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、塗料等用途。
⑶ 乙烯基樹脂為什麼比普通環氧樹脂更防腐,從化學、分子結構上來說明,請盡量詳細
乙烯基酯樹脂是由雙酚型或酚醛型環氧樹脂與甲基丙烯酸反應得到的一類變性回環氧樹脂,通常被答稱為乙烯基酯樹脂(VE),別名環氧丙烯酸樹脂,為熱固性樹脂。乙烯基酯樹脂秉承了環氧樹脂的優良特性,固化性和成型性方面更為出色,能溶解於苯乙烯以及丙烯酸系單體,由於兼具環氧和不飽和的優點,其應用領域正在不斷擴大。 乙烯基樹脂的應用 1、 製作耐腐蝕FRP製品,如玻璃鋼槽罐、管道、塔器以及耐腐蝕格柵等。 2、 防腐蝕工程,如水泥基或鐵基玻璃鋼襯里、高耐腐蝕地坪,高強度FRP製品,如玻璃鋼型材、體育用品、FRP船艇等。 3、 重防腐玻璃鱗片塗料、鱗片膠泥。 4、 其他如UV油墨、重防腐工業地坪等。 5、 電廠脫硫防腐,耐高溫,耐強酸強鹼。 6、 化工車間工作台耐酸鹼防腐等。 乙烯基酯樹脂又被叫做乙烯基樹脂。
⑷ 碳纖維乙烯基酯類上漿劑對碳纖維及其復合材料性能的影響 論文的文獻綜述 怎麼寫啊
從力學性能講環氧的最好,而且日本的碳纖維上江劑也是基本滿足環氧類的,但是在中國國內,上將劑的水平還是相對比較低的,一來國內碳纖維行業是個技術密集型產業,而且國產碳纖維也沒有產業化,二來科研力度和資金的相對薄弱。說實話,乙烯基絕不是最佳的選擇,界面的性能沒有環氧的好,但是鑒於國內碳纖維的民用化以及低端化,對力學性能等不適要求很高,同時考慮到成型工藝常用手糊和導入,而很少用成本高的預浸料模壓或者熱壓罐成型,比如汽車的引擎蓋,尾翼之類,所以才使用乙烯基的樹脂。
你需要進行澆注體,碳纖維復合材料力學性能測試,以及SEM電子顯微鏡查看界面。
⑸ 乙烯基樹脂的技術的發展
1低收縮型乙烯基樹脂的發展
乙烯基酯樹脂作為不飽和聚酯樹脂的范疇,活性較高,固化反應速度較快,造成乙烯基酯樹脂固化後有較大的固化收縮率,一般不飽和聚酯樹脂(包括常規乙烯基樹脂)固化時收縮較大,可達到7-10%左右的體收縮,隨著國內外對於高性能樹脂技術要求的提高,希望尋找一些固化收縮較低的乙烯基酯樹脂,這是一個21世紀初期國內外許多廠家努力尋求的技術突破點。 低收縮樹脂的機理較為復雜,而原來一些廠家為了克服樹脂的固化收縮,通過加入低收縮添加劑(LPA)的方法來達到目的,但有其應用的局限性,而更多的廠家是努力通過樹脂合成方法以及分子設計水平上來解決這個技術問題,
超低收縮環氧乙烯基酯樹脂以其具有的足夠的機械強度和剛度、足夠的尺寸穩定性、耐熱循環、耐腐蝕的獨特性能更好的滿足高品質FRP產品的要求。
2耐沖擊型乙烯基酯樹脂:
乙烯基酯目前應用最多的場合是耐腐蝕場合,但是由於乙烯基樹脂中具有較多的仲羥基,可以改善對玻璃纖維的濕潤性與粘結性,提高了層合製品的力學強度;另外在分子兩端交聯,因此分子鏈在應力作用下可以伸長,以吸收外力或熱沖擊,表現出耐微裂或開裂。因此,乙烯基樹脂在一些要求高力學性能、耐沖擊場合中得到應用,但是常規的乙烯基樹脂在耐力學沖擊方面還是有待於提高的,尤其是採用富馬酸性改性的一些乙烯基樹脂,因為該類型樹脂的固化交聯密度高,交聯點間的分子鏈段較短,所以耐沖擊性能較差。在這些樹脂的合成設計中,要求樹脂分子主鏈上的醚鍵較多,這樣能夠充分的提高樹脂的耐沖擊性,2013年又出現了另外一種方式,即在通過橡膠改性,即採用端羧基丁腈橡膠(CTBN)和丁腈橡膠(BNR)增韌甲基丙烯酸型環氧乙烯基酯樹脂,在此之後國內外也就後種方法作了不少的工作,自然橡膠改性乙烯基樹脂的延伸率等得到大幅度的提高,可以達到12%。
一般乙烯基樹脂的沖擊強度(無缺口)不大於14.00 KJ/M2,而一些21世紀新開發的耐沖擊型非橡膠改性乙烯基樹脂可以達到22 KJ/M2以上,橡膠改性的乙烯基樹脂可達到25KJ/M2,這樣這些耐沖擊乙烯基樹脂就可以很好的應用於一些高耐沖擊的FRP製作,如運動雪撬、運動頭盔等。
3 增稠用乙烯基酯樹脂
作為一種高性能的不飽和樹脂,乙烯基樹脂的增稠特性一直是各廠家研究的方向,這是因為BMC/SMC的獨特應用特性得到廣大客戶的認可,尤其隨著BMC/SMC在汽車零部件上的應用,增稠型乙烯基樹脂能夠較通用的不飽和樹脂承受更高的沖擊力,並具有良好的抗蠕變性和抗疲勞性。這些零部件包括車輪、座椅、散熱架、柵口板、發動機閥套等。當然,增稠型乙烯基樹脂能夠廣泛應用於電絕緣、工業用泵閥的製作、高爾夫球頭等。
作為一種增稠用乙烯基樹脂,自然要求樹脂具有以下的特點:①與增強材料和填料的良好浸潤性;②初始的低粘度和快速增稠特性;③良好的力學特性,包括韌性和耐疲勞特性等;④較長的存放周期;⑤較低的固化放熱峰和較低的苯乙烯揮發等。為了達到使用效果,在乙烯基樹脂的合成研究中,原來較通用的方法是:在乙烯基酯分子上引入酸性官能團(羧酸),再利用這些羧基與鹼土金屬氧化物(如氧化鎂、氧化鈣等),但這種方法增稠時間長,一般需要幾天時間,況對含水量敏感。由此也發展了另外一種方法,即用聚異氰酸鹽和多元醇反應以產生網狀結構,從而達到樹脂的快速稠化,該方法可適合於低壓成型,具有粘度控制穩定、對溫濕度要求低、存放期長的特點,同時製品的層間結合強度高的特點,同時也可以用帶過量醇的低酸值樹脂作稠劑。
4耐高溫型乙烯基樹脂
乙烯基樹脂的分子骨架是環氧樹脂,若採用酚醛環氧樹脂作為原料,則合成的NOVOLAC型乙烯基樹脂具有良好的耐腐蝕性、耐溶劑性及耐高溫型,我們對國內外的知名廠家的酚醛環氧乙烯基酯樹脂按中國國家有關標准測試,結果表明,這些樹脂的熱變形溫度(HDT)均在132-137℃之間,而國內一些廠家的酚醛環氧乙烯基樹脂的熱變形溫度則更低,要低於125℃,但在一些工業實踐應用中,剛對樹脂的耐熱性提出了更高的要求,而21世紀初期國內外少數廠家如上海富晨提供的高交聯密度型乙烯基樹脂898的熱變形溫度可達到150℃以上,該類型樹脂分子結構已作改性,優化了樹脂的耐熱特性,苯乙烯含量也作了合理調滿足實際使用要求。較常規的酚醛環氧乙烯基樹脂具有更高的耐溫溫度,可長期應用於200℃氣相的強腐蝕環境,同時我們的使用經驗表明,該類型型樹脂可在2-3min內承受300℃的溫度沖擊,該獨特應用是絕緣應用中,可完全達到C級絕緣等級以上。
該類型樹脂可以廣泛的應用於一些冶煉、電力脫硫(FGD)設備等高溫應用,如冷卻塔、煙囪和化學管道等,同時該類型樹脂也具有耐強溶劑、強氧化性介質的特點。
5光敏乙烯基樹脂
由於乙烯基樹脂樹脂的中的不飽和雙鍵在分子鏈端,由於活性較高,同時配以分子設計,如採用高環氧值的環氧樹脂,採用丙烯酸取代甲基丙烯基酸合成後的乙烯基樹脂,加入光引發劑(如苯醌、苯偶姻醚等),用以吸收紫外線能量,並傳遞給樹脂系統,而使乙烯基樹脂進行聚合固化。
此類樹脂可以用於印刷、光敏油墨等,在油漆工業上用作光敏塗料,在無線電工業中用作PCB上的光致抗蝕膜。另外,在拉擠工藝中,如採用光敏乙烯基樹脂,則可極大的提高拉擠速度,如在光纜芯拉擠工藝中,速度可以達到10m/min。
6氣乾性
乙烯基酯樹脂與不飽和聚酯樹脂一樣,常溫固化時,製品表面有發粘現象,給應用帶來不便。主要原因是由於空氣中氧氣參加了乙烯基酯樹脂表面的聚合反應。為克服此缺點,科研人員開發出了多種有效方法。其中之一就是採用在乙烯基酯樹脂結構中接入烯丙基醚(CH2=CH—CH2—O—)基團的方法來合成氣乾性乙烯基酯樹脂。該種樹脂適合於製作高檔氣乾性膠衣、塗層、封面料等。
值得注意的是烯丙基醚在樹脂中的含量有一合適的值,太小了樹脂不能很好地吸氧,太大則由於「自動阻聚」作用,氣乾性也會下降。
7 低苯乙烯揮發技術
乙烯基樹脂一般含有35%左右的苯乙烯單體,而苯乙烯的蒸汽壓較低,因此在手糊成型和噴射成型中,樹脂是一層層地鋪復於開口模具上的,特別是噴射成型,樹脂一部分成霧狀,因而在樹脂充分固化之前,苯乙烯不斷從樹脂中揮發出來,這樣在造成苯乙烯損失的同時,更是污染了環境,也是造成了對工人的健康損害,因此各國相繼提高了對於苯乙烯閾限值(TLV)的要求,因此對於以苯乙烯為稀釋單體的不飽和樹脂包括乙烯基樹脂,要努力尋求一種低苯乙烯揮發技術(LSE)以解決這個問題,原來一些廠家和國家採用添加石蠟等作為揮發抑制劑,但易造成鋪層間的分層,但對於21世紀早期的發展的趨勢是:一是採用一種附著促進劑的化合物,可為丙烯酸、帶2個烴基(含雙鍵的疏水醚或酯)等;二是採用蒸汽壓相對較高的單體,如甲基苯乙烯或乙烯基甲苯等;三是分子結構等方式,或是在保持總體性能的同時使主鏈分子的縮短,以降低苯乙烯用量,或是通過在分子鏈段上引入其它基團或者是鏈段,使樹脂內部分子間的相互作用進一步降低苯乙烯的揮發等。在多年的研究和試驗基礎上,世界上許多的生產商相繼推出了各具特色的低苯乙烯揮發性技術。這個技術可廣泛的應用於樹脂膠衣、絕緣應用等方面,尤其是在中高溫成型的絕緣應用。
8乙烯基樹脂品種衍化
當前,乙烯基樹脂由於共較好的耐腐蝕特性和改良的工藝特性,而成功的大量應用於防腐蝕場合,包括耐腐蝕FRP製作、防腐蝕工程等,但是在一些非耐腐蝕場合並有高力學性能要求的復合材料製作時,目前國內外客戶只能選擇環氧乙烯基樹脂,就就實際上造成了樹脂應用或設計上的浪費,因此國內外一些廠家在努力尋找一種保持乙烯基樹脂的力學性能、合理成本的新型材料,部分公司通過新研發及時的推出了一種新型的高性能不飽和樹脂,稱乙烯基聚酯樹脂,英文名為vinyl polyester resin,國內簡稱「VPR「,該樹脂綜合了乙烯基酯樹脂和通用不飽和樹脂的特點,從而讓用戶有更多的選擇。
VPR乙烯基聚酯樹脂是一種溶於苯乙烯液含有不飽和雙鍵的特殊結構的不飽和聚酯樹脂,VPR乙烯基聚酯樹脂具有較好的耐蝕性能,優於間苯型不飽和樹脂,力學性能與標准型環氧乙烯基樹脂相當的,尤其是耐疲勞性能和動態載荷性能;另外,較通用樹脂,VPR乙烯基聚酯樹脂又具有良好的耐候性能,同時VPR乙烯基聚酯樹脂又具有良好的玻纖浸潤性能和工藝性能,適合於各種FRP成型工藝,包括纖維纏繞、拉擠、手糊、噴射等各種復合材料工藝。
由於VPR乙烯基聚酯樹脂的獨特性能以及較為合理的成本,使該新型材料具有廣泛的應用前景:①混凝土中的玻璃鋼加強筋;②船舶製品中的結構材料;③大型FRP產品製作中的結構層材料,尤其是整體現場大罐製作中代替常的規乙烯基樹脂結構層;④耐疲勞FRP拉擠型材,如運動FRP單杠等。
⑹ 如何鑒別酯基
你說的應該是基酯吧
MFE乙烯基酯樹脂的性能及其在防腐蝕領域的應用研究 華東理工大學 周潤培 侯銳鋼 王曉東 雷 浩 劉坐鎮 一. 前言 乙烯基酯指的是分子二端含有乙烯基團,中間骨架為環氧樹脂的那一類不飽和聚酯。它們是由不飽和有機一元羧酸(最常用的為丙烯酸和甲基丙烯酸)和環氧樹脂進行開環酯化反應而得,故也可稱為不飽和酸環氧酯 (1)。乙烯基酯是個外來詞,其含義並不確切,比較確切的名稱應該是環氧乙烯基酯。前蘇聯文獻將這類化合物稱為環氧丙烯酸酯、環氧甲基丙烯酸酯等。我國早期的文獻曾將這類化合物稱為甲基丙烯酸環氧酯、丙烯酸環氧酯等,或統稱為不飽和酸環氧酯。 乙烯基酯樹脂的開發研究起始於上世紀六十年代。1964年美國Shell化學公司首先開發了一種商品名為Epicryl的雙酚A型環氧乙烯基酯樹脂,以後美國Dow化學公司相繼開發了多種牌號為Derakane的同類產品。日本隨後也開發了一系列商品名為Ripoxy的乙烯基酯樹脂(2)。我國對這類樹脂的開發研究起始於上世紀七十年代初期,華東理工大學(原名華東化工學院)、四川晨光化工研究院、上海樹脂廠和天津合成材料研究所等單位最早報道了這方面的工作並進行了應用研究。乙烯基酯樹脂的應用領域是多方面的,其中最廣泛也是最重要的是在防腐蝕領域。華東理工大學是國內耐腐蝕乙烯基酯樹脂最早的研究單位之一,也是在防腐蝕工程中應用 乙烯基酯樹脂最早的單位。早在1975年,由上海化工學院(即現在華東理工大學)研製的甲基丙烯酸環氧酯樹脂(ME型乙烯基酯樹脂)就已成功地應用於當時新建的上海石化總廠維尼綸廠的醛化浴(內含30%H2SO4和甲醛)防腐蝕工程(3)。 1980年和1981年第一個商品名為MFE-2的乙烯基酯樹脂相繼在我校協作廠和自辦企業正式投產。二十多年來的開發和應用研究使華東理工大學華昌聚合物有限公司已成為國內主要的環氧乙烯基酯樹脂科研生產基地,擁有系列化的MFE乙烯基酯樹脂品牌,積累了豐富的工程應用和施工經驗。環氧乙烯基酯樹脂從面世以來已有近四十年的歷史,期間出現了無數品牌商品、專利和文獻。據筆者所知,目前國內外研究和生產的乙烯基酯樹脂大致可分為以下幾類: 由甲基丙烯酸(M)和雙酚A環氧樹脂(E)為主要原料的ME型乙烯基酯;由丙烯酸(A)和雙酚A環氧樹脂為主要原料的AE型乙烯基酯;由甲基丙烯酸和酚醛多環氧樹脂(F)為主要原料的MF型;丙烯酸和酚醛多環氧樹脂為主要原料的AF型;由甲基丙烯酸、富馬酸(F)和雙酚A環氧樹脂為主要原料的MFE型以及由甲基丙烯酸和含溴雙酚A環氧樹脂為主要原料的MEX型等(表1)。此外尚有許多異氰酸酯、橡膠等改性劑改性的乙烯基酯樹脂。即使是同樣原料組成的乙烯基酯樹脂,由於原料配比不同、生產工藝不同和固化條件不同等因素,其固化產品(澆鑄體)也會具有不同的物理和化學性能。 表1 耐腐蝕環氧乙烯基酯樹脂的分類(按化學組成) 乙烯基酯類型 主要原料 特點 不飽和酸 環氧樹脂 ME 甲基丙烯酸(M) E型環氧 通用型 AE 丙烯酸(A) E型環氧 韌性 MF 甲基丙烯酸(M) F型環氧 耐高溫 MFE 甲基丙烯酸(M)、富馬酸(F) E型環氧 通用型 AF 丙烯酸(A) F型環氧 韌性、耐高溫 AFE 丙烯酸(A)、 富馬酸(F) E型環氧 韌性 MEX 甲基丙烯酸(M) EX型環氧 阻燃 從乙烯基酯的發展史來看,ME型乙烯基酯是較早開發成功的商品樹脂,一些廠商把這類樹脂稱之為標准型乙烯基酯樹脂,但卻不見其典型配方。事實上ME型乙烯基酯樹脂也是多品種的,筆者早期也集中在這一類型乙烯基酯樹脂的合成和性能研究(4),究竟怎樣配方的ME型樹脂是標准?目前尚無公認的典型配方。在不飽和聚酯樹脂大家庭里公認的標准樹脂是聚鄰苯二甲酸/反丁烯二酸丙二醇酯,其典型配方為鄰苯二甲酸酐: 順丁烯二酸酐:丙二醇=1:1:2.15(摩爾比)。標准樹脂並不等於最好的樹脂,當年最好的樹脂並不等於永遠是最好的,這已為不飽和聚酯樹脂的發展史所證實。 總之,科學在發展,技術在進步,今後會有更多新的品種加入到乙烯基酯樹脂的行列中,老的品種也會不斷改進提升品質。 二. 分子結構及性能 1. 環氧乙烯基酯的分子結構 (1) ME和AE型環氧乙烯基酯分子的化學結構如下: (2) MFE和AFE型環氧乙烯基酯分子的化學結構如下: 由此可見,ME型和MFE型乙烯基酯的分子結構非常相近,只是由於擴鏈劑富馬酸的存在使MFE型乙烯基酯的分子量比ME型的擴大了幾乎1倍。華昌公司生產的MFE型乙烯基酯樹脂的紅外光譜與Dow化學公司生產的Derakane- 411樹脂的紅外光譜相雷同也證明了這一點(見圖1)。一些作者指責MFE乙烯基酯不是真正意義上的乙烯基酯,我們不明白真正的乙烯基酯該是怎樣的分子結構?紅外光譜不能鑒別是否是乙烯基酯,難道真的只有用一些人發明的「凝膠前是否發生自發性冒泡」來分辨真假乙烯基酯嗎? 2. 分子結構與耐化學腐蝕性 高分子物理學告訴我們:高分子化合物無論是線型的還是網狀的,其分子結構都是多層次的,一次結構為分子的化學結構;二次結構為分子的形態結構;三次(或稱高次)結構為分子的聚集態結構。本文不準備對此作詳細的闡說,只想指出分子的化學組成既不能代替分子的化學結構,更不等同於分子結構,因此單憑化學組成不能決定高分子化合物的性能。舉例來說,同樣化學組成的聚丙烯,無規聚丙烯的力學性能很差,不能作為材料使用,只有用定向聚合法得到的聚丙烯才是有用的工程材料。 環氧乙烯基酯由於化學結構的特點:酯基密度小且都處於可交聯雙鍵的鄰近,因此與疏水的苯乙烯發生共聚交聯反應生成網狀結構後具有高度的水解穩定性。影響環氧乙烯基酯樹脂水解穩定性的因素有:酯基密度、酯基相鄰基團的空間保護作用和交聯劑苯乙烯的含量(5)。 (1) 酯基密度 環氧乙烯基酯和不飽和聚酯一樣,可水解的基團為其分子結構中含有的酯基(—C=O—O—),因此酯基相對含量(以酯基密度mol/100g表示)的多少將直接影響它們的水解穩定性。 最簡單的環氧乙烯基酯為甲基丙烯酸與雙酚A環氧樹脂按摩爾比2:1反應而得,其分子化學結構的示意式為: M—E—M 式中:M代表甲基丙烯酸 E代表E型環氧樹脂 如果E取平均分子量為392的E-51,則上述分子結構的環氧乙烯基酯的平均分子量為564。由於分子中平均含有二個酯基,故其平均酯基當量為282,即平均每282g環氧乙烯基酯中含有1摩爾酯基,或換算成平均酯基密度為0.355mol/100g。 目前我國市場上最常見的環氧乙烯基酯為反丁烯二酸改性的甲基丙烯酸環氧酯,其分子結構示意式為: M—E—F—E—M 式中F代表反丁烯二酸,M和E的含義同上。 如果參與反應的環氧樹脂也為E-51,則該MFE型環氧乙烯基酯的平均分子量為1072,由於該分子結構中含有四個酯基,故該環氧乙烯基酯的平均酯基當量為268,換算成平均酯基密度為0.373mol/100g,比上述最簡單的ME型環氧乙烯基酯的酯基密度高出5%。 以此類推可以計算出由D-33與反丁烯二酸按摩爾比1:1合成的雙酚A型不飽和聚酯的平均酯基密度為0.472mol/100g,由丙二醇、順酐、苯酐按摩爾比2:1:1合成的鄰苯型191樹脂的平均酯基密度為1.105mol/100g。 由上述計算結果可見,MFE型環氧乙烯基酯樹脂的酯基密度約為鄰苯型191聚酯的1/3,但實驗事實表明(6),MFE型環氧乙烯基酯樹脂的水解穩定性優於鄰苯型191樹脂的遠遠超過3倍,這就告訴我們分子結構中的酯基密度不是影響水解穩定性的唯一因素,也不是主要因素。 (2) 酯基相鄰基團的空間保護作用 有機化學告訴我們:酯基在酸或鹼催化下可發生下列水解反應: ① 酸式水解: ② 鹼式水解: 酯基的相鄰基團R和R』都對酯基的水解速度產生影響,其中尤以R的影響更為明顯。 據報道(7),乙酸乙酯在20℃水中的鹼式水解速率常數k0=4.8l/mol?min,而與其同系的相差一個次甲基的丙酸乙酯在20℃水中的鹼式水解速率常數k1=2.3l/mol?min,後者的水解速率常數約為前者的1/2。以此結果延伸到甲基丙烯酸環氧酯(ME型)與丙烯酸環氧酯(AE型)的水解穩定性對比上,無疑前者的水解穩定性要優於後者,但必須指出的是,無論ME型抑或AE型環氧乙烯基酯,它們在固化前的水解穩定性都是很差的,玻璃鋼行業的同仁都有這樣一個共識,只有當樹脂(環氧乙烯基酯樹脂也不例外)充分交聯固化後,它們的優秀性能(包括物理性能、耐化學品性能)才顯現出來。 因此筆者認為:環氧乙烯基酯分子結構中酯基相鄰的可交聯雙鍵,在苯乙烯參與下固化形成三維交聯網路,它對酯基形成的空間保護作用才是環氧乙烯基酯樹脂獲得高的水解穩定性的最主要原因(6)。如圖2所示:固化後受空間網路大分子保護的基團。 (3) 交聯劑苯乙烯的含量 與不飽和聚酯一樣,環氧乙烯基酯最常用交聯劑和稀釋劑仍是苯乙烯,它的含量通常占環氧乙烯基酯樹脂總量的40%左右。由於苯乙烯及其聚合物對水解作用的惰性,因此它的存在和含量最直接的作用是降低了環氧乙烯基酯樹脂中的酯基密度。此外,當它以聚苯乙烯鏈段的形式參與環氧乙烯基酯樹脂固化交聯成三維網路後,對樹脂澆鑄體的耐熱性、力學性能和耐水解穩定性都起到重要作用。 總之,環氧乙烯基酯樹脂固化網路的水解穩定性不能單純以組成網路的環氧乙烯基酯的化學組成來判斷,必須同時考慮到由苯乙烯鏈段參與的固化網路的分子結構對耐水性的影響。 再來回顧一下歷史,由最初開發成功的商品樹脂,即以甲基丙烯酸與E型環氧樹脂按摩爾比2:1合成的ME型環氧乙烯基酯樹脂,至今已有三十餘年。三十多年來商品樹脂品種不斷增加,各種改性樹脂相繼出現。反丁烯二酸改性的MFE型環氧乙烯基酯樹脂和以丙烯酸代替甲基丙烯酸合成的AE型環氧乙烯基酯樹脂3200#早在上世紀八十年代初期我國已開始商品化生產(8)。AE型環氧乙烯基酯樹脂雖然在化學結構上缺少α-甲基對相鄰酯基的空間保護作用,但只要苯乙烯用量得當,形成的網路結構合理,同樣可以具有,甚至超過某些ME型環氧乙烯基酯樹脂所具有的高度的水解穩定性,這一點已為多年來應用實踐所證實。 華昌聚合物有限公司近期推出的高韌性、低收縮型MFE-5乙烯基酯樹脂屬AE型乙烯基酯樹脂,但它卻具有極佳的水解穩定性。試驗結果表明,MFE-5乙烯基酯樹脂澆鑄體在80~100℃下浸泡於10%NaOH中歷時2個月,其外觀不變、透明度不變,僅輕微失重(9)。說明該樹脂具有優良的耐鹼性。 3. 分子結構與物理力學性能 乙烯基酯經固化交聯後形成三維網狀結構,影響網狀結構韌性的因素為交聯密度和交聯點間分子鏈段的柔韌性。 交聯密度與樹脂分子的雙鍵密度由直接關系,以ME型乙烯基酯樹脂分子的雙鍵密度為例,如果仍以參與分子組成的環氧樹脂為E-51計算,由於每一分子中含有二個雙鍵,即平均每564gME乙烯基酯含有2摩爾雙鍵,故其分子的平均雙鍵密度為0.355mol/100g。MFE型乙烯基酯樹脂的每一分子含有三個雙鍵,即平均每1072gMFE乙烯基酯含有3摩爾雙鍵,可計算出其分子的平均雙鍵密度為0.280mol/100g,比ME型乙烯基酯分子的平均雙鍵密度降低了27%。由此可見MFE型乙烯基酯分子固化後形成三維網狀結構並非如某些人所說的存在高交聯密度,相反比ME型乙烯基酯交聯密度低。 影響乙烯基酯樹脂固化網路韌性的另一個重要因素為網路交聯點間分子鏈段的柔韌性。眾所周知丙烯酸及其酯在化工行業中被稱為軟單體,而甲基丙烯酸及其酯則被稱為硬單體。這是由於丙烯酸酯聚合後主鏈可自由旋轉,而甲基丙烯酸酯聚合後由於α-甲基的空間位阻,使分子主鏈的內旋轉受到阻滯。 由此可見,AE型乙烯基酯樹脂的澆鑄體一般地較ME型乙烯基酯樹脂具有更好的韌性,但也非絕對如此。與上節討論水解穩定性時一樣,畢竟乙烯基酯樹脂的固化網路只是乙烯基酯分子的化學結構,不能完全決定乙烯基酯樹脂澆鑄體的物性。
⑺ 環氧乙烯基樹脂及塗料
環氧乙烯基樹脂及塗料:環氧樹脂:主要用作防腐塗料、金屬底漆和絕緣漆。土木工程材料主要用作環氧地坪漆、防腐地坪、環氧砂漿和混凝土製品、高級道路和機場跑道、快速修補材料、加固地基灌漿材料、膠粘劑和塗料等。
環氧樹脂:主要用作防腐塗料、金屬底漆和絕緣漆。土木工程材料主要用作環氧地坪漆、防腐地坪、環氧砂漿和混凝土製品、高級道路和機場跑道、快速修補材料、加固地基灌漿材料、膠粘劑和塗料等。
產品特點:
標准型雙酚A環氧乙烯基樹脂是由甲基丙烯酸與雙酚A環氧樹脂通過反應合成的乙烯基樹脂,易溶於苯乙烯溶液。
1、在分子鏈兩端的雙鍵極其活潑,使乙烯基樹脂能迅速固化,很快得到使用強度,得到具有高度耐腐蝕性聚合物。
2、採用甲基丙烯酸合成,酯鍵邊的甲基可起保護作用,提高耐水解性。
3、樹脂含酯鍵量少,每摩爾比耐化學聚酯(雙酚A-富馬酸UPR)少35-50%,使其耐鹼性能提高。
⑻ cp95乙烯基樹脂作用和優缺點
乙烯基樹脂全名環氧乙烯基酯樹脂(EpoxyVinylEsterResin,英文縮寫VER),也簡稱為乙烯基酯樹脂、乙烯酯樹脂,是一種熱固性樹脂。
1、乙烯基樹脂兼具了環氧樹脂(EpoxyResin)和不飽和聚酯樹脂(UnsaturatePolyesterRein)的優點,即高強度、耐化學腐蝕和良好工藝性能。
2、而且沒有環氧樹脂的顯著缺點——高粘度、不易加工及高成本。乙烯基樹脂由環氧樹脂(如雙酚A或四溴雙酚A環氧樹脂、環氧酚醛清漆及二環氧化聚氧化丙烯等)和不飽和一元羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸等)反應得到。由於樹脂合成的工藝和方法的不同,乙烯基樹脂的結構、性能及應用也有差別。
⑼ 乙烯基酯樹脂要比環氧樹脂好為什麼用的不多
環氧乙烯基樹脂來的推廣應自用前景很好,目前主要是受產能和市場認知度的影響,需求量相對較低,乙烯基聚酯樹脂是一種溶於苯乙烯液含有不飽和雙鍵的特殊結構的不飽和聚酯樹脂,VPR乙烯基聚酯樹脂具有較好的耐蝕性能,優於間苯型不飽和樹脂,力學性能與標准型環氧乙烯基樹脂相當的,尤其是耐疲勞性能和動態載荷性能;另外,較通用樹脂,乙烯基聚酯樹脂又具有良好的耐候性能,同時乙烯基聚酯樹脂又具有良好的玻纖浸潤性能和工藝性能,適合於各種FRP成型工藝,包括纖維纏繞、拉擠、手糊、噴射等各種復合材料工藝。
其缺點是耐腐蝕性尤其耐鹼性較差
⑽ 乙烯基樹脂的應用與功能
飛秒檢測發現乙烯基聚酯樹脂是一種溶於苯乙烯液含有不飽和雙鍵的特殊結構的不飽和聚酯樹脂。將酚醛環氧樹脂引入乙烯酯樹脂的骨架中,合成的乙烯基酯樹脂一般稱Novolac乙烯基酯樹脂。樹脂具有較高的熱穩定性。樹脂固化後,交聯密度大。其熱變形溫度達120-135℃,可以延長使用壽命並具有優良的耐腐蝕性,特別對含氯溶液或有機溶劑耐腐蝕性好。為了適應耐高溫強度情況的需要,較多廠家對酚醛環氧乙烯基酯樹脂進行了改性,提高了樹脂的交聯密度和耐熱性能,具有優良的耐酸、耐溶劑腐蝕性和抗氧化性能,適用於各種高溫強腐蝕情況,如脫硫裝置(FGD)、高溫煙囪等。
標准型雙酚A環氧乙烯基樹脂是由甲基丙烯酸與雙酚A環氧樹脂通過反應合成的乙烯基樹脂,易溶於苯乙烯溶液,該類型樹脂具有以下特點:
1、在分子鏈兩端的雙鍵極其活潑,使乙烯基樹脂能迅速固化,很快得到使用強度,得到具有高度耐腐蝕性聚合物;
2、採用甲基丙烯酸合成,酯鍵邊的甲基可起保護作用,提高耐水解性;
3、樹脂含酯鍵量少,每摩爾比耐化學聚酯(雙酚A-富馬酸UPR)少35-50%,使其耐鹼性能提高;
4、較多的仲羥基可以改善對玻璃纖維的濕潤性與粘結性,提高了層合製品的力學強度;
5、由於僅在分子兩端交聯。
阻燃乙烯基樹脂一般採用溴化環氧樹脂合成,由於樹脂中含溴,因此阻燃乙烯基樹脂在具有耐化學性的同時,又可以阻燃。