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

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)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。

關(guān)鍵詞：酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂；耐高溫強(qiáng)腐蝕；應(yīng)用

1、 前言

    我國(guó)是以燃煤為主的國(guó)家，粉塵、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_x）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）。

   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。

   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(shù)脂玻璃鋼的應(yīng)用引人注目。

2、 酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂簡(jiǎn)介

     酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂是采用高環(huán)氧值、多官能的酚醛環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(shù)脂獨(dú)特的理化特性：①樹(shù)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(shù)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(shù)脂與其它同類(lèi)樹(shù)脂的比較。

表1 酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的比較

*：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。

   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(shù)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。

3、 酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鋼在高溫下的力學(xué)性能

酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)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)焽璧取Ｔ谶@些高溫應(yīng)用場(chǎng)合中，對(duì)樹(shù)脂的要求較高，尤其是樹(shù)脂玻璃鋼在高溫條件下的力學(xué)強(qiáng)度保留率，因?yàn)闃?shù)脂玻璃鋼在較高的使用溫度下，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(shù)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(shù)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(shù)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。

   從表2中可以看出，898樹(shù)脂制作的玻璃鋼在150℃時(shí)仍保持著良好的力學(xué)性能。

表2 898樹(shù)脂玻璃鋼的高溫力學(xué)性能

表3 連續(xù)高溫下的898樹(shù)脂玻璃鋼彎曲強(qiáng)度保留率

 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%。

4、 酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的耐腐蝕性

   特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了樹(shù)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(shù)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(shù)脂的耐腐蝕情況。

表4 898酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂的耐腐蝕性能

5、 耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合中的應(yīng)用

5.1耐高溫強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

    在各種高溫條件下的重腐蝕場(chǎng)合，酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂制作的玻璃鋼，與金屬材料相比，重量較、比強(qiáng)度高、耐瞬時(shí)超高溫性能，因此在相關(guān)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

5．1．1耐腐蝕性能

     由于酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂的高交聯(lián)密度與高的熱變形溫度特點(diǎn)，使樹(shù)脂的耐蝕性能較好，如8mm的普通碳鋼在濃度為0.1% 的二氧化硫潮濕環(huán)境中，只需1-3個(gè)月即可腐蝕透，而6mm防腐蝕層的玻璃鋼制品則可保持10年的使用壽命。

5．1．2耐熱性能

     在各種高溫應(yīng)用場(chǎng)合，如在濕法脫硫工藝中，混合氣體在進(jìn)口的溫度在160-180℃左右，系統(tǒng)中的部件又要承受瞬間的溫度交變，潛在的熱破壞和產(chǎn)生的強(qiáng)腐蝕性副產(chǎn)品導(dǎo)致人們選用一些昂貴價(jià)格高鎳合金等結(jié)構(gòu)材料。而酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂由于具有較高的熱變形溫度，玻璃鋼制品可以成功替換一些金屬制件，玻璃鋼脫硫塔可用于更高的溫度，壽命更長(zhǎng)，也更可靠。

5．1．3耐磨蝕性能

     可以通過(guò)加入適當(dāng)?shù)哪湍?、耐蝕填料來(lái)提高玻璃鋼的耐磨性，因此在腐蝕環(huán)境中的玻璃鋼耐磨性能優(yōu)于鋼材。

5．1．4玻璃鋼的價(jià)格優(yōu)勢(shì)

     根據(jù)設(shè)備的尺寸和類(lèi)型，玻璃鋼的造價(jià)約是高鎳合金的造價(jià)的1/3。直徑為4米的玻璃鋼吸收塔造價(jià)僅是高鎳合金包覆吸收塔的一半。

5．2應(yīng)用案例

   898酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂由于其優(yōu)良的力學(xué)性能，使其在國(guó)內(nèi)外的眾多高溫強(qiáng)腐蝕條件中得到應(yīng)用。

5.2．1 150℃長(zhǎng)期使用條件下的強(qiáng)酸尾氣裝置: 該甲方工廠生產(chǎn)過(guò)程中，排放的尾氣中含有硫酸廢氣、二氧化硫、氯化物和氮氧化物等復(fù)雜的強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，長(zhǎng)期使用溫度為150℃，偶爾作用溫度達(dá)到180℃。該公司原來(lái)采用進(jìn)口的不銹鋼制作，成本較高，但防腐蝕性能不太理想，幾乎每年都要進(jìn)行維修。后改用898酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂，已使用近2年未出現(xiàn)異常。

5.2．2脫硫裝置：近期在一濱海的火力發(fā)電廠的玻璃鋼脫硫裝置中得到成功應(yīng)用。該裝置最高使用溫度達(dá)到150℃左右，玻璃鋼制造廠對(duì)國(guó)內(nèi)外幾家乙烯基樹(shù)脂供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試和綜合評(píng)價(jià)，最終選定了898酚醛環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂，廠家認(rèn)為，該樹(shù)脂具有優(yōu)良的耐蝕和耐溫性的同時(shí)，工藝性也相當(dāng)好。

5.2．3 含濕氯氣的碳鋼內(nèi)襯：在該工程中，要求對(duì)于金屬槽蓋進(jìn)行防腐處理，長(zhǎng)期使用溫度達(dá)130℃，偶爾作用溫度達(dá)150℃，又含有濕氯氣的強(qiáng)腐蝕環(huán)境，原來(lái)該廠采用316L號(hào)不銹鋼進(jìn)行防腐蝕，但不到一年金屬表面就嚴(yán)重腐蝕，在應(yīng)用898樹(shù)脂作內(nèi)襯防腐處理后，使用已近12個(gè)月未有發(fā)現(xiàn)表面腐蝕，使用情況良好。

5.2.4在智利一銅礦冶煉廠：在該公司的脫硫裝置和高溫?zé)焽柚芯捎?span>898樹(shù)脂，使用情況表明，898乙烯基樹(shù)脂的耐高溫性能和耐腐蝕性能良好。

5．3應(yīng)用中的注意點(diǎn)

    根據(jù)我們的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，樹(shù)脂在高溫條件下使用時(shí)，對(duì)于玻璃鋼制作中的每個(gè)細(xì)節(jié)都應(yīng)該給以充分的注意，包括結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂選擇、增強(qiáng)材料的選擇等。

5．3．1 在含氟介質(zhì)的條件下，增強(qiáng)材料不應(yīng)該選用玻璃纖維，此時(shí)應(yīng)該選用碳纖維或者其它能耐高溫的有機(jī)纖維。

5．3．2結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂的選擇一定要注意樹(shù)脂高溫下的力學(xué)性能，應(yīng)該選擇耐溫性能較好樹(shù)脂，以保證玻璃鋼在高溫使用條件下應(yīng)有的力學(xué)強(qiáng)度。在高溫玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)不同溫度段要求選用相關(guān)的結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂以降低制作成本。