摘要：ARS高溫耐腐蝕樹(shù)脂，是一種綜合了不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂等優(yōu)點(diǎn)的，具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、低粘度、工藝加工性能好、可常溫固化、固化無(wú)毒性、粘接強(qiáng)度高的一種新型復(fù)合材料基體樹(shù)脂。其中ARS-S，長(zhǎng)期使用溫度180，短期使用溫度200；ARS-L，長(zhǎng)期使用溫度200，短期使用溫度230；ARS-H，長(zhǎng)期使用溫度230，短期使用溫度240；該樹(shù)脂可制成各種復(fù)合材料，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、航天、航空、國(guó)防、熱交換、制藥、給排水、市政工程等行業(yè)。
關(guān)鍵詞 : 耐腐蝕樹(shù)脂 高溫 復(fù)合材料
一．概論
合成熱固性樹(shù)脂作為非金屬防腐材料，以其優(yōu)良的物理力學(xué)性能和耐腐蝕、長(zhǎng)壽命及便利的加工性能，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、航天、航空、國(guó)防、熱交換、制藥、給排水、市政工程等行業(yè)。但是，隨著腐蝕與防護(hù)的不斷發(fā)展和工業(yè)化程度的提高，防腐材料的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，使用工況、介質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，使用溫度也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的高分子防腐材料已不能滿足使用要求。因此，研制新型耐高溫耐腐蝕樹(shù)脂，突破傳統(tǒng)材料的使用溫度范圍，朝較高使用溫度發(fā)展；提高使用介質(zhì)的濃度和范圍；改善防腐材料的工藝、施工性能（粘度、浸透性、內(nèi)外固化性能），是國(guó)內(nèi)外防腐材料的發(fā)展趨勢(shì)。
新材料、航空、航天工業(yè)的發(fā)展水平不僅是一個(gè)國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的體現(xiàn)，而且航空產(chǎn)品薈萃了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)的成果，是對(duì)一個(gè)國(guó)家新材料的科技開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平的最好展示。高性能的樹(shù)脂基纖維復(fù)合材料在航空、航天工業(yè)中占有不可缺少和極其重要的地位，與鋁合金、鋼和鈦合金三大金屬材料共同成為支撐航空、航天事業(yè)發(fā)展的基石。
因此，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌性、耐高低溫、耐腐蝕、高抗損傷、低濕熱環(huán)境效應(yīng)等優(yōu)異性能的樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，得以在航空、航天這一高技術(shù)領(lǐng)域大展身手。優(yōu)化設(shè)計(jì)的樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度和比剛度，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)?？蛊跀嗔研阅芎?、耐高溫、耐腐蝕，尺寸穩(wěn)定性好；以及便于大面積整體加工成形的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，用于航空、航天飛行器結(jié)構(gòu)上，在保證性能指標(biāo)的前題下，可以大大減輕質(zhì)量，提高飛行器的綜合性能。因此，功能性樹(shù)脂基纖維復(fù)合材料的用量，已成為衡量航空、航天產(chǎn)品先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志。
高性能樹(shù)脂，作為樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體材料，其性能的優(yōu)劣直接影響著航空、航天材料發(fā)展。作為航空、航天結(jié)構(gòu)材料中最重要的機(jī)體材料和發(fā)動(dòng)機(jī)材料，與化工新材料有著密切的關(guān)系。出于對(duì)航空飛行及其安全性考慮，航空、航天結(jié)構(gòu)材料的特點(diǎn)是輕質(zhì)，高強(qiáng)、高可靠性。飛行器作為一個(gè)整體，還用到少量非結(jié)構(gòu)材料，如減振、降噪、密封、導(dǎo)電、壓電、吸波、屏蔽、阻燃，隔熱，隱身材料等，這對(duì)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展提出了更高要求。大量使用化工新材料不但可以減輕飛行器本身的重量，而且可以增加續(xù)航能力和提高航速。鋁合金、鈦合金和樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為機(jī)體主承力結(jié)構(gòu)材料，在導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭和航天器上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。利用纖維纏繞工藝制造芳綸/環(huán)氧、碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼是近代復(fù)合材料發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，復(fù)合材料不僅耐腐蝕、耐高溫、耐輻射、阻燃、抗老化，而且經(jīng)過(guò)與纖維復(fù)合增強(qiáng)作用使火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼密度小、剛性好、強(qiáng)度高，而且尺寸穩(wěn)定；導(dǎo)彈彈頭和衛(wèi)星整流罩、宇宙飛船的防熱材料大量采用了碳纖維、高硅氧增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料；太陽(yáng)能電池陣基板是由聚酰亞胺薄膜、纖維/環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)面板、加強(qiáng)件、邊緣件及聚酰亞胺襯套包裹的鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)。凡此種種，不勝枚舉。
二．航空、航天纏繞制品對(duì)樹(shù)脂基體的要求
航空、航天纏繞制品大多采用濕法纖維纏繞，一般要求樹(shù)脂粘度在1~3Pa.s 范圍內(nèi)，為了得到樹(shù)脂適用期，纏繞溫度、粘度、凝膠時(shí)間、固化時(shí)間和濕度以及制品性能等的最佳綜合平衡，必須優(yōu)化樹(shù)脂體系配方，包括固化劑和促進(jìn)劑的選擇以及用量的優(yōu)化。濕法纏繞用樹(shù)脂包括環(huán)氧、乙烯基酯、不飽和聚酯、酚醛、雙馬樹(shù)脂（BMI）以及聚酰亞胺。環(huán)氧樹(shù)脂是目前應(yīng)用最廣的樹(shù)脂體系，尤其在航空航天工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。但隨著使用溫度要求的提高，耐熱更高的BMI和聚酰亞胺等高性能樹(shù)脂應(yīng)用也越來(lái)越多。
2．1耐高溫纖維纏繞玻璃鋼用樹(shù)脂規(guī)范
樹(shù)脂的物理性能 表1
2．2纖維纏繞玻璃鋼單向環(huán)的力學(xué)和物理性能要求
2.3樹(shù)脂基體存在的不足之處
環(huán)氧樹(shù)脂由于性能優(yōu)異，數(shù)十年來(lái)一直是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體用復(fù)合材料樹(shù)脂基體的主體，預(yù)計(jì)今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將如此。這些年來(lái)曾經(jīng)歷過(guò)剛性環(huán)氧--柔性環(huán)氧--剛性環(huán)氧的再認(rèn)識(shí)過(guò)程，但居主導(dǎo)地位的一直是剛性雙酚A二縮水甘油醚的環(huán)氧混合物。環(huán)氧樹(shù)脂的固有缺點(diǎn)是耐沖擊損傷能力差，耐熱性能也較低(小于170℃)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在高速下飛行，外表面必須良好絕熱，以防御氣動(dòng)加熱影響，這樣則加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的惰性質(zhì)量。為了適應(yīng)航空航天領(lǐng)域日益苛刻的要求，多年來(lái)各國(guó)都在努力改進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂性能，例如提高韌性或耐熱性，以便于開(kāi)發(fā)同高性能增強(qiáng)材料（如芳綸、碳纖維等）相匹配的樹(shù)脂體系，以不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但總結(jié)起來(lái)，大都是在保證環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)異的工藝性的前提下，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂的多官能化，以改善其固化物的耐熱性和粘接性。 總之復(fù)合材料已成為宇航工業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵材料。因此，致力于開(kāi)發(fā)各種高性能樹(shù)脂，意義重大。
目前，國(guó)內(nèi)外防腐、航空、航天等領(lǐng)域所采用的高性能樹(shù)脂基合復(fù)合材料還比較單一，主要以不飽和聚酯、乙烯基樹(shù)脂、韌性環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂材料為主。但這些材料均不同程度的存在不足之處。如不飽和聚酯，脆性大、使用溫度低、粘接強(qiáng)度低；乙烯基樹(shù)脂，雖然具有韌性好，粘接強(qiáng)度好、固化后毒性小等優(yōu)點(diǎn)，但存在使用溫度低的缺點(diǎn)；環(huán)氧樹(shù)脂，雖然具有韌性好，粘接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在耐侯性差，易粉化，粘度大，浸潤(rùn)性差，在較高溫度下，承受較強(qiáng)腐蝕介質(zhì)（如較強(qiáng)酸、堿和溶劑等）的能力較差，固化體系毒性大，固化周期長(zhǎng)，后加工費(fèi)用高等缺點(diǎn)。雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，雖然具有較高使用溫度和機(jī)械性能，但存在固化溫度高，熔點(diǎn)高，溶解性差，脆性大等缺點(diǎn)。
因此，開(kāi)發(fā)具有高強(qiáng)度、低粘度、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)毒性、加工性能好，工藝性能好，可室溫固化的高性能樹(shù)脂意義重大。
三．新型復(fù)合材料基體樹(shù)脂—ARS 高溫耐腐蝕樹(shù)脂研制情況簡(jiǎn)介
陜西艾瑞斯新材料科技有限公司是一家新興的，集研發(fā)、生產(chǎn)為一體的科技公司，ARS系列高溫耐腐蝕樹(shù)脂是該公司經(jīng)過(guò)潛心研究開(kāi)發(fā)成功的一種新型耐高溫、耐酸堿和有機(jī)溶劑腐蝕的樹(shù)脂，該系列樹(shù)脂采用自主研制的催化劑、異構(gòu)劑和獨(dú)特的樹(shù)脂生產(chǎn)工藝，不但大大簡(jiǎn)化了工藝流程、縮短生產(chǎn)周期，而且在樹(shù)脂合成過(guò)程中，充分利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，大大節(jié)約了能源，同時(shí)在樹(shù)脂合成過(guò)程中，無(wú)“三廢”產(chǎn)生。該系列樹(shù)脂不但綜合了不飽和聚酯、乙烯基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，而且具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、低粘度、工藝加工性能好、可常溫固化、固化無(wú)毒性、粘接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。其中ARS –S，長(zhǎng)期使用溫度180℃，短期使用溫度200℃；ARS –L 長(zhǎng)期使用溫度200℃，短期使用溫度230℃；ARS –H，長(zhǎng)期使用溫度230℃，短期使用溫度可達(dá)240℃。
四．ARS 高溫耐腐蝕樹(shù)脂與目前現(xiàn)有材料性能對(duì)比
ARS系列高溫耐腐蝕樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬酰亞胺樹(shù)脂等的性能相比，具有其獨(dú)到之處。
4.1耐溫性能
耐溫性能 表3
4.2樹(shù)脂室溫固化周期
樹(shù)脂室溫固化周期 表4
注：1.*表示室溫固化毒性大；
2. 酚醛、環(huán)氧、呋喃宜進(jìn)行熱處理固化；
4.3與基體材料粘結(jié)強(qiáng)度及附著力比較
與基體材料粘結(jié)強(qiáng)度及附著力 表5
4.4耐化學(xué)腐蝕性能比較
耐化學(xué)腐蝕性能比較 表6
4.5物理力學(xué)性能
物理力學(xué)性能 表7
4.6電氣性能
電氣性能 表8
4.7工藝性能
ARS系列高溫耐腐蝕樹(shù)脂，由于粘度小，浸潤(rùn)性好，因此對(duì)各種纖維制品具有良好的浸透性，而且粘度可調(diào)節(jié)，可使用期（凝膠時(shí)間）長(zhǎng)。可廣泛用于機(jī)械纏繞、澆鑄、手糊、模壓等工藝。
五．HCGP 高溫耐腐蝕樹(shù)脂在高溫防腐領(lǐng)域的應(yīng)用
ARS系列高溫耐腐蝕樹(shù)脂適用于石油化工、冶金、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域高溫腐蝕環(huán)境。
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