CO2侵蝕下環氧樹脂玻璃鋼的腐蝕（酸酐固化）姓名：袁瑾 學號：1081900204 班級：0819103專業：材料科學與工程 日期：2011.4.27CO2侵蝕下環氧樹脂玻璃鋼的腐蝕（酸酐固化）一、環氧樹脂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高分子化合物，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征，環氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環狀結構。由于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、不熔的具有三向網狀結構的高聚物。根據合成路線分分為兩類：1、由多元酚或多元胺基與環氧氯丙烷反應而得的環氧樹脂；2、由分子內碳碳雙鍵氧化而得的環氧樹脂。根據分子結構，環氧樹脂大體上可分為五大類：1、 縮水甘油醚類環氧樹脂；2、 縮水甘油酯類環氧樹脂；3、 縮水甘油胺類環氧樹脂；4、 線型脂肪族類環氧樹脂；5、 脂環族類環氧樹脂。環氧樹脂具有六個顯著的特點：1、適應性廣，由于樹脂基體的品種繁多，固化劑的種類也很多，從而配方多，可滿足許多工藝要求，并應用于很多方面；2、工藝性好，通過樹脂配方優化，采用各種方法凝固等，可滿足各種工藝要求；3、收縮性小，成形精度高；4、粘附性強，環氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對各種物質具有很高的粘附力；5、穩定性好，由于醚鍵位置空間位阻較大，不以反應，故化學穩定性好；6、電性能好，在較高的溫度范圍內，環氧樹脂的電性能變化不大。二、環氧樹脂固化劑常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、樹脂類、叔胺，另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑，加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。其中參與固化反應的固化劑是結合型固化劑，如多元胺、多元羧酸、聚酰胺、酸酐、酚醛樹脂等都是結合型固化劑。固化劑對環氧樹脂的性能影響較大，一般按下列幾點選擇：1、從性能要求上選擇：有的要求耐高溫，有的要求柔性好，有的要求耐腐蝕性好，則根據不同要求選用適當的固化劑；2、從固化方法上選擇：有的制品不能加熱，則不能選用熱固化的固化劑。3、從適用期上選擇：所謂適用期，就是指環氧樹脂加入固化劑時起至不能使用時止的時間。要適用期長的，一般選用酸酐類或潛伏性固化劑。4、從安全上選擇：一般要求毒性小的為好，便于安全生產。5、從成本上選擇。三、酸酐固化環氧樹脂酸酐與環氧樹脂在不加催化劑的情況下，反應速度很緩慢，即使溫度達到200攝氏度也很慢。催化劑可大大的加速酸酐與環氧樹脂的固化反應，常用的固化劑有芐基二甲胺、二甲氨甲基酚、三乙醇胺、2-乙基-4-甲基咪唑等。酸酐與環氧樹脂固化反應的過程分為三步：1、 首先開始的是引發反應，反應中酸酐與醇發生酯化反應，化學表達式下：2、 接著進行酯化反應，第一步得到的產物的羧基與環氧樹脂發生開環酯化反應，化學表達式如下：3、 最后進行醚化反應，第二步中得到產物上所含的羥基繼續與環氧樹脂發生開環醚化反應，化學表達式如下：有機酸酐類固化劑在固化反應是一般要經過高溫，其優點是黏度低、揮發性低、毒性小、試用期長等。其缺點是脆性較大，抗沖擊相較差，且需高溫固化。常用的有鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐等，其中鄰苯二甲酸酐最常用。四、環氧樹脂玻璃鋼填料的作用是改善制品的一些性能，并改善樹脂固化時的散熱條件，用了填料也可以減少環氧樹脂的用量，降低成本。因用途不同可選用不同的填料。用玻璃纖維更強環氧樹脂，可以提高其韌性、耐沖擊性，制成的產品也稱為環氧玻璃鋼，是玻璃鋼中的一種。質輕而硬，不導電，機械強度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機器零件和汽車、船舶外殼等。用環氧玻璃鋼制成的管道或壓力容器，由于環氧樹脂中含有穩定的醚鍵，因此具有良好的耐腐蝕性能，常溫下耐鹽酸、中等濃度的硫酸、稀硝酸、大多數鹽類介質和有機萃取劑等，并且由于環氧樹脂的脂肪性基不與堿起作用，所以它在眾多的樹脂材料中具有良好的耐堿性能。在經過纖維增強后，其強度、韌性、耐沖擊性大大提高。從防水方面考慮，由于環氧樹脂含有較多羥基，其粘接緊密，分子內與分子間的縫隙小，防水效果好。并且環氧樹脂有很好的耐霉菌性能。五、環氧玻璃鋼的腐蝕與防護從原理上分析, 高聚物腐蝕的主要原因是周圍試劑向材料內部滲透擴散而引起高聚物分子結構的破壞。高聚物腐蝕的主要形式有化學裂解、溶脹與溶解、應力開裂、滲透破壞三類。它們共同的特點就是介質滲透后與高分子鏈作用而產生破壞。在宏觀表現上大體可以分為三種類：表面反應腐蝕,即表面首先被腐蝕掉, 然后介質接觸試件再繼續一層一層地腐蝕；形成腐蝕層腐蝕, 腐蝕在一個區域內進行, 其腐蝕深度與時間成一定關系；全面浸人型腐蝕, 即樹脂在短時間內被介質全面浸漬腐蝕。盡管環氧玻璃鋼有很好的耐腐蝕性能，但是在一些特定的環境下，還是會出現老化、被腐蝕的現象。下面說一下在CO2的侵蝕下，酸酐固化環氧樹脂所制的環氧玻璃鋼。環氧玻璃鋼中的纖維成分玻璃纖維，很穩定，一般參與反應。被二氧化碳侵蝕的主要是環氧樹脂部分。二氧化碳活潑性不強，不能直接與環氧樹脂反應，只有在某些特定條件下才會與之反應，并且不會劇烈。其反應原理大致為，二氧化碳可溶于水，溶有二氧化碳的溶液會顯酸性。但是二氧化碳溶于水后酸性很弱，并不足以腐蝕環氧玻璃鋼，只有在特定環境下才能起作用。例如在長時間的有氧環境下，由于溶液顯酸性，氧的氧化性會增強，便很有可能將環氧玻璃鋼中的環氧樹脂氧化，被腐蝕：再有紫外線的存在，會使溶液的酸性表現出來，將環氧樹脂中的醚鍵水解，從而產生腐蝕。玻璃纖維增強環氧樹脂的過程中，環氧樹脂固化體積回收縮變形，而玻璃纖維變形量微小，這就會不可避免的引起環氧玻璃鋼內的內應力產生，并導致微裂紋的存在。這些微裂紋的存在會使氧氣和氫離子等進入到材料內部，加速腐蝕。被腐蝕后，環氧玻璃鋼中的環氧樹脂的三維網狀結構別破壞，使分子排列疏松，從而會加速腐蝕。腐蝕過程主要針對的是醚鍵，故環氧樹脂的醚鍵含量的差異會直接引起腐蝕難易程度的不同。酸酐固化環氧樹脂，相同環氧基團數目，比胺類固化環氧樹脂產生的醚鍵數目要多，故兩者比較而言，相同條件下，酸酐固化環氧樹脂更易被二氧化碳腐蝕。腐蝕防護的方法多種多樣, 較為普遍的有陰極保護法、犧牲陽極法、鍍層、涂層、玻璃鋼防腐層、塑料、橡膠、耐蝕硅酸鹽材料等, 它們在不同的環境條件下有其各自的實用價值, 其中涂層防護和玻璃鋼襯里防護的應用較為普遍, 在化工腐蝕防護領域尤其如此。環氧樹脂作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗滲漏好、強度高等特點，同時具有附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性，而且價格適中。六、產物的檢測與分析酸酐固化環氧樹脂被腐蝕后的產物具體是什么，現在已有的研究資料還未說明，有待我們在今后的實驗中去發現。從而不可避免的需要聚合物結構探測手段。現代儀器分析技術在高聚物結構分析中的應用越來越廣泛，主要包括：振動光譜、電子光譜、