Mn661不飽和聚酯樹脂耐啤酒腐蝕性能研究

齊雙春

(衡水學(xué)院 化工學(xué)院，河北 衡水 053000)

Mn661不飽和聚酯樹脂是衡水市興化化工廠生產(chǎn)的一個(gè)產(chǎn)品，它屬于乙烯基酯不飽和聚酯樹脂，是由甲基丙烯酸對(duì)E51環(huán)氧樹脂改性，在溶于苯乙烯制備的，由于分子中的酯鍵周圍具有較大的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)酯鍵起到了屏蔽保護(hù)作用，因而其具有耐腐蝕性能，同時(shí)由于分子中含有雙鍵，可以進(jìn)行自由基固化，因而也具有很好的工藝性能。

啤酒是當(dāng)今世界上消耗量排名前三的飲料，是一種起源相當(dāng)久遠(yuǎn)的酒精型飲料，酒精度一般在10左右，同時(shí)啤酒也含有谷氨酸成分，因而啤酒具有一定程度的腐蝕性。

目前儲(chǔ)存、輸送啤酒的容器與管道，或?yàn)椴讳P鋼、鋁、鉛等金屬材質(zhì)，或?yàn)椴ＡР馁|(zhì)，或?yàn)槟举|(zhì)材質(zhì)等，用玻璃鋼材質(zhì)的容器與管道儲(chǔ)存、輸送啤酒，還很少。

Mn661不飽和聚酯樹脂作為一種耐腐蝕樹脂，對(duì)其耐酸、堿、食用醋、醬油等的耐腐蝕性能研究很多[1-3]，對(duì)其耐啤酒腐蝕性能的研究還未見報(bào)道，本文通過浸泡法研究Mn661不飽和聚酯樹脂耐啤酒腐蝕性能，得出耐腐蝕數(shù)據(jù)，對(duì)有關(guān)玻璃鋼容器與管道的選材設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與藥品

恒溫水浴鍋、燒瓶、燒瓶夾、回流冷凝管、鐵架臺(tái)、冷凝管夾、洗耳球、移液管(2mL)、玻璃棒、膠管、燒杯、切割打磨機(jī)、軋輥、分析天平、游標(biāo)卡尺、萬能試驗(yàn)機(jī)、巴氏硬度計(jì)，以上所有的儀器設(shè)備均由衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系實(shí)驗(yàn)室提供。

Mn661乙烯基酯樹脂、過氧化甲乙酮(固化劑、MEKP，1.0mL/120g)、環(huán)烷酸鈷(促進(jìn)劑、Co，0.9mL/120g)、聚酯薄膜、短切氈、表面氈等，上述藥品均由衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系有機(jī)實(shí)驗(yàn)室提供。

“老白干”啤酒、“雪花”啤酒、蒸餾水等均由衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系提供。

1.2 玻璃鋼(FRP)試樣的制備

按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3857-2005制備玻璃鋼試樣。

(1)過程中通過不斷調(diào)整固化劑甲乙酮和促進(jìn)劑環(huán)烷酸鈷的使用量來調(diào)節(jié)乙烯基酯聚酯樹脂的室溫膠凝時(shí)間，將其調(diào)節(jié)至30分鐘左右。

(2)對(duì)玻璃鋼試樣進(jìn)行糊制，先將光亮、干凈的聚酯薄膜放在處理好的潔凈玻璃板上，倒入已調(diào)配好的樹脂膠液，再依次鋪上兩層的表面氈，用滾軸滾壓將樹脂均勻平鋪，繼續(xù)滾壓來趕盡氣泡。然后使用同樣的操作方法在表面氈上依次糊上3層短切氈和兩層表面氈，最后在上面鋪一層聚酯薄膜后繼續(xù)趕出氣泡即可完成(表面氈和的短切氈均為增強(qiáng)材料)。保證試塊厚度為3mm。

(3)玻璃鋼試樣的固化脫模：將糊制的玻璃鋼試樣室溫下固化2.5h后，脫模，然后室溫下固化24h，80℃環(huán)境下固化2h，固化過程結(jié)束。

(4)加工玻璃鋼試樣樣塊：通過切割機(jī)，將玻璃鋼試樣切割成長為8cm，寬為1.5cm的試塊，并將切口修整好后用石蠟封邊，試樣樣塊的制備即可完成。

1.3 試樣測試

按照GB/T 3857-2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)提前制備好的試樣樣塊的質(zhì)量、厚度、巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度進(jìn)行測定，使用萬能試驗(yàn)機(jī)測量彎曲強(qiáng)度(3次取平均)，使用分析天平測質(zhì)量(3次取平均)、游標(biāo)卡尺測量厚度(隨機(jī)3點(diǎn)取平均)、巴氏硬度計(jì)測巴氏硬度(隨機(jī)3點(diǎn)取平均)，各測試數(shù)據(jù)需要三組并取平均值，來保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.4 試樣耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)

通過一系列的實(shí)驗(yàn)探究啤酒對(duì)Mn661不飽和聚酯樹脂的腐蝕情況，選擇的實(shí)驗(yàn)方法是選擇不同的溫度下對(duì)試塊進(jìn)行浸泡研究。將制備好的玻璃鋼試樣分別放入圓底燒瓶中，分成兩組，每組四個(gè)，在這兩組燒瓶中分別倒入"老白干"啤酒和"雪花"啤酒，將玻璃鋼試樣浸泡其中，然后將燒瓶放到16℃、24℃、32℃、40℃的恒溫水浴鍋中，接通冷卻水。浸泡時(shí)間為14天。實(shí)驗(yàn)過程中要觀察記錄試樣表面的變化和啤酒的顏色與狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將樣塊取出，多次沖洗后擦干并將其放置通風(fēng)處自然晾干，待晾干后再按照1.4中所述測定試樣的質(zhì)量、厚度、彎曲強(qiáng)度和巴氏硬度，并計(jì)算相應(yīng)的保留率(試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)值/實(shí)驗(yàn)前的數(shù)據(jù)值×100%)。

2 結(jié)果討論

2.1 不同溫度、不同種類啤酒對(duì)Mn661UPR腐蝕性能影響

不同溫度、不同種類啤酒對(duì)Mn661UPR的腐蝕性能影響如下圖1,圖4所示。

圖1 不同溫度下Mn661UPR玻璃鋼試塊厚度保留率

圖2 不同溫度下Mn661UPR玻璃鋼試塊質(zhì)量保留率

圖3 不同溫度下Mn661UPR玻璃鋼試塊巴氏硬度保留率

從圖1以及圖2可以看出，隨著溫度的升高，在啤酒浸泡下的Mn661玻璃鋼試塊的厚度保留率和質(zhì)量保留率整體上是呈現(xiàn)上升趨勢的。從圖3和4可以看出，Mn661玻璃鋼試塊的彎曲強(qiáng)度保留率、巴氏硬度保留率隨著溫度增加，呈下降趨勢，說明啤酒對(duì)玻璃鋼試塊發(fā)生了一定程度的腐蝕。并且，老白干啤酒較雪花啤酒對(duì)試塊腐蝕稍強(qiáng)。啤酒主要是通過以下兩種方式對(duì)Mn661玻璃鋼試塊造成腐蝕作用：一個(gè)是啤酒介質(zhì)會(huì)擴(kuò)散到玻璃鋼試塊的分子里面，引起試塊的厚度和質(zhì)量發(fā)生改變，一般情況下會(huì)有所增加，同樣也會(huì)造成試塊的巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度發(fā)生下降現(xiàn)象；另一個(gè)是啤酒中的谷氨酸分子會(huì)損壞玻璃鋼試塊分子中的酯鍵官能團(tuán)，從而使分子發(fā)生降解現(xiàn)象，造成試塊的質(zhì)量、厚度、巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度下降。介質(zhì)溫度升高，啤酒中的谷氨酸分子損壞酯鍵的速度加快[4-5]。

圖4 不同溫度下Mn661UPR玻璃鋼試塊彎曲強(qiáng)度保留率

2.2 玻璃鋼試塊及啤酒介質(zhì)浸泡前后的變化

表1 浸泡前后MN661UPR玻璃鋼試樣表面與介質(zhì)變化情況

老白干啤酒雪花啤酒浸泡前試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清16℃浸泡后試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清24℃浸泡后試塊表面潔凈有光澤,啤酒試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清32℃浸泡后試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清40℃浸泡后試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清試塊表面潔凈有光澤,啤酒澄清

3 評(píng)價(jià)方法

耐腐蝕性能良好：質(zhì)量增加小于3%或者減少小于0.5%，強(qiáng)度的保留率需大于85%，硬度的保留率大于85%，介質(zhì)、試樣無明顯變化。

耐腐蝕性能一般：質(zhì)量增加3%～8%或減少0.5%～3%，強(qiáng)度的保留率需在80%～85%之間，硬度的保留率需在80%～85%之間，介質(zhì)的顏色略微改變，試樣表面保持光澤。

不耐腐蝕：質(zhì)量增加大于8%或者減少大于3%，強(qiáng)度保留率小于80%，硬度的保留率小于80%，介質(zhì)、試樣顏色有明顯的變化[15-16]。

4 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、浸泡前后試樣和啤酒介質(zhì)的變化分析得出在40℃以下Mn661UPR耐老白干啤酒和雪花啤酒腐蝕。