Mn661不飽和聚酯樹脂耐啤酒腐蝕性能研究

齊雙春

(衡水學院 化工學院，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)，對酯鍵起到了屏蔽保護作用，因而其具有耐腐蝕性能，同時由于分子中含有雙鍵，可以進行自由基固化，因而也具有很好的工藝性能。

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

目前儲存、輸送啤酒的容器與管道，或為不銹鋼、鋁、鉛等金屬材質(zhì)，或為玻璃材質(zhì)，或為木質(zhì)材質(zhì)等，用玻璃鋼材質(zhì)的容器與管道儲存、輸送啤酒，還很少。

Mn661不飽和聚酯樹脂作為一種耐腐蝕樹脂，對其耐酸、堿、食用醋、醬油等的耐腐蝕性能研究很多[1-3]，對其耐啤酒腐蝕性能的研究還未見報道，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)，對有關(guān)玻璃鋼容器與管道的選材設(shè)計具有一定的指導意義。

1 實驗部分

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、冷凝管夾、洗耳球、移液管(2mL)、玻璃棒、膠管、燒杯、切割打磨機、軋輥、分析天平、游標卡尺、萬能試驗機、巴氏硬度計，以上所有的儀器設(shè)備均由衡水學院應(yīng)用化學系實驗室提供。

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院應(yīng)用化學系有機實驗室提供。

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

1.2 玻璃鋼(FRP)試樣的制備

按標準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間，將其調(diào)節(jié)至30分鐘左右。

(2)對玻璃鋼試樣進行糊制，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，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標準對提前制備好的試樣樣塊的質(zhì)量、厚度、巴氏硬度和彎曲強度進行測定，使用萬能試驗機測量彎曲強度(3次取平均)，使用分析天平測質(zhì)量(3次取平均)、游標卡尺測量厚度(隨機3點取平均)、巴氏硬度計測巴氏硬度(隨機3點取平均)，各測試數(shù)據(jù)需要三組并取平均值，來保證實驗數(shù)據(jù)的準確性。

1.4 試樣耐腐蝕性實驗

通過一系列的實驗探究啤酒對Mn661不飽和聚酯樹脂的腐蝕情況，選擇的實驗方法是選擇不同的溫度下對試塊進行浸泡研究。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，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。浸泡時間為14天。實驗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)。實驗結(jié)束后，將樣塊取出，多次沖洗后擦干并將其放置通風處自然晾干，待晾干后再按照1.4中所述測定試樣的質(zhì)量、厚度、彎曲強度和巴氏硬度，并計算相應(yīng)的保留率(試驗后的數(shù)據(jù)值/實驗前的數(shù)據(jù)值×100%)。

2 結(jié)果討論

2.1 不同溫度、不同種類啤酒對Mn661UPR腐蝕性能影響

不同溫度、不同種類啤酒對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試塊腐蝕稍強。啤酒主要是通過以下兩種方式對Mn661玻璃鋼試塊造成腐蝕作用：一個是啤酒介質(zhì)會擴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，一般情況下會有所增加，同樣也會造成試塊的巴氏硬度和彎曲強度發(fā)生下降現(xiàn)象；另一個是啤酒中的谷氨酸分子會損壞玻璃鋼試塊分子中的酯鍵官能團，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 評價方法

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)實驗數(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。