酚醛环氧乙烯基酯树脂的性能及在耐高温强腐蚀场合中的应用

王天堂 陆士平 王立刚

（上海富晨化工有限公司   上海 200235）

摘要：本文简要介绍了酚醛环氧乙烯基酯树脂的性能特点，并介绍了在耐高温强腐蚀场合的应用。

关键词：酚醛环氧乙烯基酯树脂；耐高温强腐蚀；应用

 

1、  前言

    我国是以燃煤为主的国家，粉尘、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_x）我国大气的主要污染物。这种能源结构决定了：在20世纪50年代的工业化初始发展阶段，全国煤炭消耗量为2000-10000万吨，二氧化硫的排放量为50-200万吨；在60-70年代的工业化第二阶段，煤炭消耗量为1000-45000万吨，二氧化硫的排放量为300-700万吨；在工业化第三阶段，煤炭年消耗量达80000万吨，二氧化硫的排放量为900-1500万吨；同时在燃煤过程中产生相当量的氮氧化物，如2000年我国燃煤电厂的NOx的排放量达到290万吨。因此我国的能源结构特点导致了较多的重腐蚀情况，形成了酸雨等污染情况，因此尤其是燃煤电厂中，对于二氧化硫或氮氧化物的防治是势在必行，目前国内外较为有效的手段是烟气脱硫（FGD）。

   同时，我国的化学工业、有色冶炼、或其它重工业的工业化技术得到了长足的发展，由此发展中的污染和腐蚀也越来越严重，如在钛白粉工业、制酸工业、有色金属冶炼中；同时工业结构中污染较重的工业所占的比例也较大。

   以上各种情况中，均会涉及到高温条件下的强腐蚀情况，根据腐蚀介质的特点，国内较多生产厂家较多的采用非金属材料等手段如玻璃钢来解决防腐蚀问题。而在耐高温强腐蚀场合，高交联酚醛环氧乙烯基酯树脂玻璃钢的应用引人注目。

 

2、  酚醛环氧乙烯基酯树脂简介

     酚醛环氧乙烯基酯树脂是采用高环氧值、多官能的酚醛环氧树脂与甲基丙烯酸反应而成，主要用于存在溶剂、氧化性介质和高温烟等殊耐腐蚀性环境，玻璃钢在高温条件下树脂具有高的强度保留率。特殊的化学结构赋予了该树脂独特的理化特性：①树脂具有非常高的热变形温度（达150℃），并具有良好的力学性能；②树脂的高交联密度使其具有良好的耐溶剂性；③能耐各种氧化性介质，如双氧水、湿氯气、二氧化氯等；④良好的粘接性，包括与碳钢、PTFE等基材。表1是898酚醛环氧乙烯基树脂与其它同类树脂的比较。

表1  酚醛环氧乙烯基酯树脂的比较

	国外D-470产品		898乙烯基
	典型值*	实测值
热变形温度（HDT） ℃	149-154	137	150
抗拉强度Mpa	85	59	72
抗拉模量Gpa	3.6	3.6	3.5
断裂延伸率%	3-4	2.1	2.6
弯曲强度Mpa	131	116	112
弯曲模量Gpa	3.8	3.9	4.1
冲击强度KJ/m2	2-4	2.0	2.0

*：国外产品典型值测试方法是按ASTM标准进行的，而实测值是按中国国家标准（GB）检测的。

   从上表可以看出：由于采用不同测试标准，测试结果相差很大，在同等测试标准（国标）下，898酚醛环氧乙烯基树脂的力学性能与国外产品相近，某些指标（如热变形温度、抗拉强度及断裂延伸率等）还要好一些。

 

3、  酚醛环氧乙烯基酯树脂玻璃钢在高温下的力学性能

酚醛环氧乙烯基酯树脂较多的应用在高温条件下的耐腐蚀场合，如脱硫装置（FGD）、高温烟囱等。在这些高温应用场合中，对树脂的要求较高，尤其是树脂玻璃钢在高温条件下的力学强度保留率，因为树脂玻璃钢在较高的使用温度下，会发生力学性能的损耗，若按室温条件下的力学强度进行设计就可能会导致玻璃钢制品的失效，因此，树脂的高温性能指标对于产品的设计是非常重要的。表2和表3 是898酚醛环氧乙烯基树脂玻璃钢高温力学性能的测试结果，测试方法按GB9979-88进行，其中积层板采用6层450g/m²短切纤维毡手糊而成，树脂含量达70%，积层板的厚度为6mm，所有试样均经过充分的后固化处理。

   从表2中可以看出，898树脂制作的玻璃钢在150℃时仍保持着良好的力学性能。

表2  898树脂玻璃钢的高温力学性能

特性	单位	测试温度（℃）	树脂积层板	保留率（%）
抗拉强度	Mpa	25	127.5	100
		65	127.6	100
		100	127.5	97.5
		120	124.0	97.2
		150	118.1	92.6
		175	86.1	67.5
抗拉模量	Gpa	25	12.1	100
		65	12.3	102
		100	12.1	100
		120	12.1	100
		150	7.5	62.0
		175	5.6	46.3
弯曲强度	Mpa	25	165.4	100
		65	168.8	102
		100	166.1	101
		120	165.4	100
		150	144.7	87.5
		175	55.2	33.4
弯曲模量	Gpa	25	8.8	100
		65	8.3	94.5
		100	8.1	92.1
		120	7.5	85.2
		150	5.9	67.1
		175	3.7	42.1

 

表3 连续高温下的898树脂玻璃钢弯曲强度保留率

温 度	弯曲强度保留率
	7天	90天	180天	365天
200℃	103%	83%	72%	63%
175℃	100%	101%	87%	76%
150℃	102%	97%	95%	86%

  注：表3中的数据表示经连续高温放置后的弯曲强度保留率，以25℃下的弯曲强度为100%。

 

4、  酚醛环氧乙烯基酯树脂的耐腐蚀性

   特有的化学结构赋予了树脂优良的耐腐蚀性能，我们的试验结果和现场挂片试验证明了这一点。我们根据试验挂片的强度保留率、表观、硬度保留率、色泽变化和增失重等综合情况判断树脂是否耐某个特定的腐蚀条件。表4是898酚醛环氧乙烯基树脂的耐腐蚀情况。

表4 898酚醛环氧乙烯基树脂的耐腐蚀性能

介质	浓度	推荐使用温度	介质	浓度	推荐使用温度
冰醋酸	100%	40	双氧水	35%	65
盐酸	37%	50	湿氯气	-	110
硫酸	75%