酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的性能及在耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合中的應(yīng)用

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酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的性能及在耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合中的應(yīng)用<p></p></B></P>
王天堂 陸士平<p></p></P>
（上海富晨化工有限公司   上海 200235）<p></p></P>
摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的性能特點(diǎn)，并介紹了在耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合的應(yīng)用。<p></p></P>
關(guān)鍵詞：酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂；耐高溫強(qiáng)腐蝕；應(yīng)用<p></p></P>
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1、  前言<p></p></P>
    我國(guó)是以燃煤為主的國(guó)家，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）我國(guó)大氣的主要污染物。這種能源結(jié)構(gòu)決定了：在20世紀(jì)50年代的工業(yè)化初始發(fā)展階段，全國(guó)煤炭消耗量為2000-10000萬(wàn)噸，二氧化硫的排放量為50-200萬(wàn)噸；在60-70年代的工業(yè)化第二階段，煤炭消耗量為1000-45000萬(wàn)噸，二氧化硫的排放量為300-700萬(wàn)噸；在工業(yè)化第三階段，煤炭年消耗量達(dá)80000萬(wàn)噸，二氧化硫的排放量為900-1500萬(wàn)噸；同時(shí)在燃煤過(guò)程中產(chǎn)生相當(dāng)量的氮氧化物，如2000年我國(guó)燃煤電廠的NOx的排放量達(dá)到290萬(wàn)噸。因此我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致了較多的重腐蝕情況，形成了酸雨等污染情況，因此尤其是燃煤電廠中，對(duì)于二氧化硫或氮氧化物的防治是勢(shì)在必行，目前國(guó)內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（FGD）。<p></p></P>
   同時(shí)，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)、有色冶煉、或其它重工業(yè)的工業(yè)化技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，由此發(fā)展中的污染和腐蝕也越來(lái)越嚴(yán)重，如在鈦白粉工業(yè)、制酸工業(yè)、有色金屬冶煉中；同時(shí)工業(yè)結(jié)構(gòu)中污染較重的工業(yè)所占的比例也較大。<p></p></P>
   以上各種情況中，均會(huì)涉及到高溫條件下的強(qiáng)腐蝕情況，根據(jù)腐蝕介質(zhì)的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)較多生產(chǎn)廠家較多的采用非金屬材料等手段如玻璃鋼來(lái)解決防腐蝕問(wèn)題。而在耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合，高交聯(lián)酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼的應(yīng)用引人注目。<p></p></P>
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2、  酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂簡(jiǎn)介<p></p></P>
     酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂是采用高環(huán)氧值、多官能的酚醛環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸反應(yīng)而成，主要用于存在溶劑、氧化性介質(zhì)和高溫?zé)煹仁饽透g性環(huán)境，玻璃鋼在高溫條件下樹脂具有高的強(qiáng)度保留率。特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了該樹脂獨(dú)特的理化特性：①樹脂具有非常高的熱變形溫度（達(dá)150℃），并具有良好的力學(xué)性能；②樹脂的高交聯(lián)密度使其具有良好的耐溶劑性；③能耐各種氧化性介質(zhì)，如雙氧水、濕氯氣、二氧化氯等；④良好的粘接性，包括與碳鋼、PTFE等基材。表1是898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂與其它同類樹脂的比較。<p></p></P>
表1  酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的比較<p></p></B></P>
<p> </p></P>國(guó)外D-470產(chǎn)品<p></p></P>898乙烯基<p></p></P>典型值*<p></p></P>實(shí)測(cè)值<p></p></P>熱變形溫度（HDT） ℃<p></p></P>149-154<p></p></P>137<p></p></P>150<p></p></P>抗拉強(qiáng)度Mpa<p></p></P>85<p></p></P>59<p></p></P>72<p></p></P>抗拉模量Gpa<p></p></P>3.6<p></p></P>3.6<p></p></P>3.5<p></p></P>斷裂延伸率%<p></p></P>3-4<p></p></P>2.1<p></p></P>2.6<p></p></P>彎曲強(qiáng)度Mpa<p></p></P>131<p></p></P>116<p></p></P>112<p></p></P>彎曲模量Gpa<p></p></P>3.8<p></p></P>3.9<p></p></P>4.1<p></p></P>沖擊強(qiáng)度KJ/m2<p></p></P>2-4<p></p></P>2.0<p></p></P>2.0<p></p></P>*：國(guó)外產(chǎn)品典型值測(cè)試方法是按ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，而實(shí)測(cè)值是按中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）檢測(cè)的。<p></p></P>
   從上表可以看出：由于采用不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果相差很大，在同等測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)）下，898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂的力學(xué)性能與國(guó)外產(chǎn)品相近，某些指標(biāo)（如熱變形溫度、抗拉強(qiáng)度及斷裂延伸率等）還要好一些。<p></p></P>
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3、  酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼在高溫下的力學(xué)性能<p></p></P>
酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂較多的應(yīng)用在高溫條件下的耐腐蝕場(chǎng)合，如脫硫裝置（FGD）、高溫?zé)焽璧?。在這些高溫應(yīng)用場(chǎng)合中，對(duì)樹脂的要求較高，尤其是樹脂玻璃鋼在高溫條件下的力學(xué)強(qiáng)度保留率，因?yàn)闃渲Ａт撛谳^高的使用溫度下，會(huì)發(fā)生力學(xué)性能的損耗，若按室溫條件下的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)就可能會(huì)導(dǎo)致玻璃鋼制品的失效，因此，樹脂的高溫性能指標(biāo)對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是非常重要的。表2和表3 是898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂玻璃鋼高溫力學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果，測(cè)試方法按GB9979-88進(jìn)行，其中積層板采用6層450g/m2短切纖維氈手糊而成，樹脂含量達(dá)70%，積層板的厚度為6mm，所有試樣均經(jīng)過(guò)充分的后固化處理。<p></p></P>
   從表2中可以看出，898樹脂制作的玻璃鋼在150℃時(shí)仍保持著良好的力學(xué)性能。<p></p></P>
表2  898樹脂玻璃鋼的高溫力學(xué)性能<p></p></B></P>
特性<p></p></P>單位<p></p></P>測(cè)試溫度（℃）<p></p></P>樹脂積層板<p></p></P>保留率（%）<p></p></P>抗拉強(qiáng)度<p></p></P>Mpa<p></p></P>25<p></p></P>127.5<p></p></P>100<p></p></P>65<p></p></P>127.6<p></p></P>100<p></p></P>100<p></p></P>127.5<p></p></P>97.5<p></p></P>120<p></p></P>124.0<p></p></P>97.2<p></p></P>150<p></p></P>118.1<p></p></P>92.6<p></p></P>175<p></p></P>86.1<p></p></P>67.5<p></p></P>抗拉模量<p></p></P>Gpa<p></p></P>25<p></p></P>12.1<p></p></P>100<p></p></P>65<p></p></P>12.3<p></p></P>102<p></p></P>100<p></p></P>12.1<p></p></P>100<p></p></P>120<p></p></P>12.1<p></p></P>100<p></p></P>150<p></p></P>7.5<p></p></P>62.0<p></p></P>175<p></p></P>5.6<p></p></P>46.3<p></p></P>彎曲強(qiáng)度<p></p></P>Mpa<p></p></P>25<p></p></P>165.4<p></p></P>100<p></p></P>65<p></p></P>168.8<p></p></P>102<p></p></P>100<p></p></P>166.1<p></p></P>101<p></p></P>120<p></p></P>165.4<p></p></P>100<p></p></P>150<p></p></P>144.7<p></p></P>87.5<p></p></P>175<p></p></P>55.2<p></p></P>33.4<p></p></P>彎曲模量<p></p></P>Gpa<p></p></P>25<p></p></P>8.8<p></p></P>100<p></p></P>65<p></p></P>8.3<p></p></P>94.5<p></p></P>100<p></p></P>8.1<p></p></P>92.1<p></p></P>120<p></p></P>7.5<p></p></P>85.2<p></p></P>150<p></p></P>5.9<p></p></P>67.1<p></p></P>175<p></p></P>3.7<p></p></P>42.1<p></p></P><p> </p></P>
表3 連續(xù)高溫下的898樹脂玻璃鋼彎曲強(qiáng)度保留率<p></p></B></P>
溫 度<p></p></P>彎曲強(qiáng)度保留率<p></p></P>7天<p></p></P>90天<p></p></P>180天<p></p></P>365天<p></p></P>200℃<p></p></P>103%<p></p></P>83%<p></p></P>72%<p></p></P>63%<p></p></P>175℃<p></p></P>100%<p></p></P>101%<p></p></P>87%<p></p></P>76%<p></p></P>150℃<p></p></P>102%<p></p></P>97%<p></p></P>95%<p></p></P>86%<p></p></P>  注：表3中的數(shù)據(jù)表示經(jīng)連續(xù)高溫放置后的彎曲強(qiáng)度保留率，以25℃下的彎曲強(qiáng)度為100%。<p></p></P>
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4、  酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的耐腐蝕性<p></p></P>
   特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了樹脂優(yōu)良的耐腐蝕性能，我們的試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。我們根據(jù)試驗(yàn)掛片的強(qiáng)度保留率、表觀、硬度保留率、色澤變化和增失重等綜合情況判斷樹脂是否耐某個(gè)特定的腐蝕條件。表4是898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂的耐腐蝕情況。<p></p></P>
表4 898酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂的耐腐蝕性能<p></p></B></P>
介質(zhì)<p></p></P>濃度<p></p></P>推薦使用溫度<p></p></P>介質(zhì)<p></p></P>濃度<p></p></P>推薦使用溫度<p></p></P>冰醋酸<p></p></P>100%<p></p></P>40<p></p></P>雙氧水<p></p></P>35%<p></p></P>65<p></p></P>鹽酸<p></p></P>37%<p></p></P>50<p></p></P>濕氯氣<p></p></P>-<p></p></P>110<p></p></P>硫酸<p></p></P>75%<p></p></P>50<p></p></P>SO2（氣）<p></p></P>-<p></p></P>120<p></p></P>四氯化碳<p></p></P>100%<p></p></P>80<p></p></P>SO3（干）<p></p></P>100%<p></p></P>150<p></p></P>氯乙烷<p></p></P>100%<p></p></P>25<p></p></P>煙道氣<p></p></P>-<p></p></P>175<p></p></P>氯苯<p></p></P>100%<p></p></P>40<p></p></P>CLO2<p></p></P>-<p></p></P>80<p></p></P>氯芐<p></p></P>100%<p></p></P>25<p></p></P>硝酸<p></p></P>40%<p></p></P>25<p></p></P>甲苯<p></p></P>100%<p></p></P>50<p></p></P>硝酸煙氣<p></p></P>60%<p></p></P>80<p></p></P>二甲苯<p></p></P>100%<p></p></P>50<p></p></P>氫氟酸<p></p></P>20%<p></p></P>30<p></p></P><p> </p></P>