海特隆酸樹脂的性能及應(yīng)用

alexwtt · 發(fā)表于 2005-9-15 13:16:41

海特隆酸不飽和聚脂樹脂的性能及應(yīng)用
王天堂陸士平
（上海富晨化工有限公司上海 200235）
摘要：敘述海特隆酸不飽和聚酯樹脂的特點(diǎn)和性能，推介在濕氯氣和其它氧化性介質(zhì)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：海特隆酸，濕氯汽，耐腐蝕樹脂
 
1、簡(jiǎn)介
近幾年來，國內(nèi)玻璃鋼制品在各種防腐蝕場(chǎng)合中得到了大量的應(yīng)用，其中在氯堿行業(yè)及有濕氯氣作用的場(chǎng)合，一種稱為海特隆酸不飽和聚脂樹脂的成功應(yīng)用引起人們的注意。海特隆酸不飽和聚脂樹脂是采用六氯橋亞甲基鄰苯二甲酸（簡(jiǎn)稱“HET酸”），輔以適量馬來酸酐或富馬酸合成的不飽和聚酯溶于苯乙烯中的溶液。由于HET酸中含氯量高達(dá)54.4%，對(duì)水、醇、堿等具有高度的穩(wěn)定性，因此合成的樹脂具有良好的耐腐蝕性能和阻燃性能，在國外已廣泛應(yīng)用于氯堿或紙漿工業(yè)中的高溫濕氯氣、鹽酸和鹽水等場(chǎng)合，以及污水、廢油、廢渣、異丙醇和二氧化硫等領(lǐng)域。目前HET酸在世界范圍內(nèi)的主要供應(yīng)商是美國西方化學(xué)公司（Occidental Chemical Corporation）。在國內(nèi)市場(chǎng)海特隆酸不飽和聚脂樹脂（簡(jiǎn)稱“HET酸樹脂”）的主要品牌有：Hetron 197和Fuchem 791H等。
國內(nèi)在前幾年的應(yīng)用中，由于有些廠家產(chǎn)品合成過程中的控制及在使用中用戶未能得到充分的技術(shù)支持等因素，出現(xiàn)了一些失敗案例，從而導(dǎo)致玻璃鋼廠家或最終用戶對(duì)這種高性能樹脂的適用性產(chǎn)生懷疑。
 
2、海特隆酸不飽和聚脂樹脂的性能
表2.1中列出了Hetron 197 、Fuchem 791H 兩種HET酸樹脂的有關(guān)性能。由于試樣制備及采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不同，所以兩種樹脂不能進(jìn)行相互間的比較，僅供參考。%BPO，在71℃固化二小時(shí)，接著在93℃固化一小時(shí)，最后在138℃下后固化二小時(shí)；玻璃鋼的鋪層結(jié)構(gòu)是：1層表面氈+2層短切氈+1層無捻粗紗布+1層短切氈+1層無捻粗紗布+1層短切氈，經(jīng)后固化處理。據(jù)亞什蘭公司資料，測(cè)試結(jié)果均為典型值，會(huì)因測(cè)試條件的不同有所差別。
l Fuchem791H樹脂澆鑄體的后固化條件為:80℃二小時(shí)，120℃三小時(shí)；玻璃鋼的含膠量為70%，鋪層結(jié)構(gòu)為：1層表面氈+7層短切氈+1層表面氈，厚4mm，后固化處理?xiàng)l件同上。選用的測(cè)試樹脂均來自大生產(chǎn)產(chǎn)品。
由表2、1可以看出：HET酸樹脂具有較高的熱變形溫度，可在較高溫度下使用，但缺點(diǎn)是延伸率較低、脆性大。因此在應(yīng)用中大多采用于手糊或噴射工藝，僅限于耐腐蝕層制作，或通過加強(qiáng)肋增強(qiáng)或蜂窩夾層結(jié)構(gòu)以提高玻璃鋼制品的模量。
隨著合成技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)步，HET酸樹脂的延伸率也得到了提高。目前，上海富晨化工有限公司的科研人員對(duì)HET酸樹脂進(jìn)行了改良，使純樹脂的延伸率提高到2.2％，而其它性能并不影響。
 
3、海特隆酸不飽和聚脂樹脂的特點(diǎn)
3．1在強(qiáng)氧化性介質(zhì)尤其是高溫濕氯氣的作用下，通用的不飽和聚酯樹脂會(huì)受到不同程度的腐蝕，包括HET酸樹脂。但相對(duì)而言，HET酸樹脂的耐腐蝕性能優(yōu)勢(shì)明顯，這主要是由于HET酸樹脂的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)：分子中引入鹵素后耐氧化性能力提高；極性強(qiáng)的酯鍵比醚鍵更穩(wěn)定并且受到位阻保護(hù)等等。表3.1和表3.2中列出了HET酸樹脂的耐腐蝕性能和在氯堿工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
固化對(duì)于聚酯樹脂的耐腐蝕性能起到很重要的作用。理論上，聚酯樹脂的固化反應(yīng)能在室溫下完成，分子中的不飽和雙鍵經(jīng)過充分反應(yīng)后達(dá)到完全交聯(lián)。但實(shí)際上室溫下完全固化的現(xiàn)象是很少達(dá)到的，只有部分（最高或許可能達(dá)到95%）的不飽和鍵可以交聯(lián)。因此為了達(dá)到樹脂的良好耐腐蝕和其它性能，制品中較高的樹脂交聯(lián)度是非常重要的，一般情況下通過提高溫度來達(dá)到充分的交聯(lián)密度。由于HET酸樹脂的粘度在正常情況下比較大，可能對(duì)增強(qiáng)材料的浸潤(rùn)性以及樹脂的固化度造成一定的影響，因此，對(duì)于HET酸樹脂而言，后固化尤其重要。 
 
表3.2 HET酸樹脂在氯堿行業(yè)的應(yīng)用
設(shè) 備名稱溫度℃壓力Mpa

H腐蝕介質(zhì)浸酸槽＜95——鹽 酸儲(chǔ) 槽常溫——37%鹽酸洗滌器50——氯化氫氣體儲(chǔ) 槽85——含有機(jī)雜質(zhì)的氯水處理塔及塔蓋———氯水冷卻器30～95——氯管
道廢氣管40～500.024～6含濕氯氣的空氣濕氯氣管30～80—1～2濕氯氣鹽水和氯氣
總管80—12鹽水、氯氣 
3．2 HET酸樹脂最大用途是耐高溫濕氯氣，如氯堿行業(yè)或紙漿行業(yè)中的濕氯氣作用場(chǎng)合。HET酸樹脂的耐腐蝕作用機(jī)理比較復(fù)雜，通常認(rèn)為HET酸樹脂與濕氯氣反應(yīng)生成一層“氯奶油”（氯化過程），該層結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，延緩或阻止樹脂的進(jìn)一步腐蝕從而達(dá)到防腐蝕目的。一般情況下，在FRP設(shè)備運(yùn)作的前幾年中，氯化過程或滲透過程會(huì)持續(xù)進(jìn)行，一般可穿過1層C-玻表面氈和2層E-玻纖氈，試驗(yàn)表明：氯化后樹脂的密度和硬度越高，則氯化過程越慢。因此，在HET酸樹脂的實(shí)際使用過程中，根據(jù)實(shí)際操作溫度、使用介質(zhì)及生產(chǎn)工藝等具體情況的不同，在對(duì)FRP的耐腐蝕層的厚度及鋪層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，考慮到腐蝕裕量。根據(jù)NBS 15-69或ASTM C 582中的防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，玻璃鋼設(shè)備應(yīng)設(shè)置腐蝕裕量層和防腐蝕層，腐蝕裕量層可以補(bǔ)償因氯化作用而損失的耐腐蝕層，并允許一定程度的氯氣滲透。這兩層加起來的厚度一般為6-9.5mm，在氯氣輸送管道中可以增加氈鋪層以增強(qiáng)耐腐蝕性能。
在大徑的管道制作中，一般采用纏繞工藝，外層的結(jié)構(gòu)層采用連續(xù)玻纖鋪層，但在內(nèi)側(cè)防腐蝕層制作中，一般采用氈，且鋪層厚度至少達(dá)到9.5 mm。另外，防腐蝕層的邊緣需用C-玻氈以加強(qiáng)，一般為至少為1 層或2層。
在FRP制品外側(cè)，制品應(yīng)該不透光，以防止氯氣/氫氣由于光引發(fā)引起爆炸。因此，最外層應(yīng)加入紫外線吸收劑。外層結(jié)構(gòu)用玻璃纖維氈結(jié)構(gòu)以獲得較高的樹脂含量，以增強(qiáng)FRP耐環(huán)境腐蝕性能。
 
4、海特隆酸不飽和聚脂樹脂的應(yīng)用實(shí)例
在國外HET酸樹脂已有25年的成功使用案例，如1965年的德國Knapsack廠房中的管道設(shè)備等，均采用HET酸樹脂防腐蝕，使用壽命達(dá)12-15年。在國內(nèi)HET酸樹脂優(yōu)異的耐濕氯氣和氧化性介質(zhì)性能已逐漸被用戶認(rèn)識(shí)并開始應(yīng)用：
4．1 廣東某化工廠的濕氯氣管道：該公司是一氯堿廠，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濕氯氣而由此引起的腐蝕問題較為嚴(yán)重。目前一些設(shè)備和管道等均采用HET酸樹脂玻璃鋼，運(yùn)行已近2年，情況良好。
4．2 廣西某榨糖廠的漂白裝置：該廠利用廣西豐富的甘蔗資源生產(chǎn)糖類產(chǎn)品。處理后的甘蔗渣是生產(chǎn)紙漿的原料，而紙漿生產(chǎn)過程中，有一道漂白工序，均采用含氯漂白，其管道或儲(chǔ)罐利用HET酸樹脂進(jìn)行防腐蝕處理，設(shè)備已運(yùn)行了3年，迄今為止情況良好。該廠以前采用乙烯基酯樹脂進(jìn)行防腐蝕處理，效果一直不夠理想。
 
5、結(jié)論
綜上所述，HET酸樹脂只要注意產(chǎn)品生產(chǎn)過程的控制和設(shè)計(jì)、施工、使用過程中應(yīng)滿足的工藝條件，在濕氯氣和其它氧化性介質(zhì)作用的場(chǎng)合，不失為一種合適的耐腐蝕材料。