齊 雙 春

?

382不飽和聚酯樹脂耐電廠廢水腐蝕性能研究

齊 雙 春

(衡水學(xué)院 化工學(xué)院，河北 衡水053000)

采用浸泡法研究了382不飽和聚酯樹脂(UPR)耐電廠廢水的腐蝕性能，浸泡時(shí)間為15天，通過考核由382UPR制成的玻璃鋼試塊浸泡前后質(zhì)量、厚度、彎曲強(qiáng)度，巴氏硬度的變化和介質(zhì)顏色的變化及玻璃鋼試塊表面狀態(tài)的變化判斷382UPR耐腐蝕性能，結(jié)果表明：在15 ~ 45℃范圍內(nèi)，382UPR耐電廠工段一廢水和工段二廢水腐蝕．

不飽和聚酯樹脂；耐腐蝕性；電廠廢水

隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對于電的需求量日益增大，同時(shí)也產(chǎn)生大量的電廠廢水．電廠廢水是火力發(fā)電廠的污染源，電廠廢水主要含有酸或堿、油類、懸浮物等，具有一定的腐蝕性．因此找到一種適合儲存、運(yùn)輸電廠廢水，而且綜合性能優(yōu)良的材料是非常有必要的．

382不飽和聚酯樹脂屬于雙酚A型UPR，在其分子鏈中由D33單體提供的含有苯環(huán)的結(jié)構(gòu)單元，該結(jié)構(gòu)單元體積較大，降低了分子中酯鍵的密度，同時(shí)也對酯鍵起到了保護(hù)作用，降低了酯鍵被親核試劑進(jìn)攻的概率[1]．用其制備的玻璃鋼制品不但具有質(zhì)量輕，高強(qiáng)，耐溫，絕緣的良好性能，更具有很好的耐腐蝕性能，耐酸腐蝕是雙酚A型不飽和樹脂聚酯的最大優(yōu)點(diǎn)之一．它被廣泛應(yīng)用于耐腐蝕領(lǐng)域．

章穗芳[2]對3301雙酚A防腐材料在造紙工業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，3301雙酚A不飽和聚酯樹脂制成的玻璃鋼制品能耐造紙廠約含5 % H2O2廢水的腐蝕．

莊國雄[3]通過研究利用二丁基氧化錫催化劑制備雙酚A型不飽和聚酯樹脂的工藝，提高了反應(yīng)速度，縮短了反應(yīng)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)研究了產(chǎn)品的耐腐蝕性能，結(jié)果表明：50 ℃以下，產(chǎn)品耐63 %的硫酸腐蝕．

許水友，蔣婧[4]研究了雙酚A型不飽和聚酯樹脂的制備工藝，結(jié)果表明D33單體的加入量，二元酸的種類，醇酸的比例對雙酚A型不飽和聚酯樹脂耐腐蝕性能有影響，D33單體的加入量越多，不飽和二元酸的量越多，醇酸比越小，不飽和聚酯樹脂的耐腐蝕性能越好．

李淑杰[5]研究了適合氯堿工業(yè)防腐要求的雙酚A型不飽和聚酯樹脂玻璃鋼的配方與工藝，結(jié)果表明該雙酚A型不飽和聚酯樹脂玻璃鋼耐30 %鹽酸的腐蝕．

陸士平，王天堂，沈偉[6]研究了四種配比的雙酚A型不飽和聚酯樹脂的結(jié)構(gòu)和它們在銅電解液中的腐蝕性能，結(jié)果表明加入富馬酸和加入環(huán)氧樹脂制備的雙酚A型不飽和聚酯樹脂基體玻璃鋼耐銅電解液的腐蝕．

382不飽和聚酯樹脂是一種雙酚A型不飽和聚酯樹脂，其耐電廠廢水腐蝕性研究未見報(bào)道，筆者就382不飽和聚酯樹脂耐電廠廢水腐蝕性能進(jìn)行了初步研究．

1 儀器與藥品

光電分析天平(382A)，南京光電儀器廠；游標(biāo)卡尺，上海交通大學(xué)儀器廠；切割鋸(DQ150)，武漢大學(xué)儀器廠；電子萬能試驗(yàn)機(jī)(M2100)，承德實(shí)驗(yàn)儀器廠；巴氏硬度計(jì)(934-1)，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠；臺式天平、軋輥、洗耳球、移液管(1 mL、2 mL)、剪刀、三口瓶、溫度計(jì)、冷凝器、電熱套、圓底燒瓶由衡水學(xué)院有機(jī)實(shí)驗(yàn)室提供；模具，河北華強(qiáng)科技開發(fā)有限公司提供．

D33單體、丙二醇、順丁烯二酸酐、富馬酸、苯酐、一縮乙二醇、苯乙烯、固化劑、促進(jìn)劑、阻聚劑、聚酯表面氈及其玻璃纖維制品由河北華強(qiáng)科技開發(fā)有限公司提供；電廠工段一廢水1、電廠工段二廢水2均由衡水市衡豐發(fā)電廠提供．

382UPR的制備參見參考文獻(xiàn)[7]．

2 382UPR樹脂玻璃鋼試塊制作

2.1 樹脂膠液配方的調(diào)制

在200 mL的燒杯中加入100 g 382不飽和聚酯樹脂，2 g固化劑，用玻璃棒攪勻，通過調(diào)整促進(jìn)劑的用量，使382不飽和聚酯樹脂膠凝時(shí)間在40 ~ 60 min(室溫)，并記錄促進(jìn)劑的用量為0.4 mL．

2.2 玻璃鋼試塊的糊制

1) 模具清理：首先用水清洗模具，再用酒精清洗，用紙巾擦干，放置15分鐘，使酒精揮發(fā)完全．

2) 涂脫模劑：在干凈的模具上涂一層均勻的很薄的脫模劑(蜂蠟)．

3) 玻璃鋼試塊糊制：在模具上面鋪設(shè)適量按2.1調(diào)配好的382不飽和聚酯樹脂，按順序鋪設(shè)兩層30 g/m2的聚酯表面氈，4層450 g/m2的玻璃纖維短切氈，兩層30 g/m2的聚酯表面氈(聚酯表面氈和短切氈的大小根據(jù)模具的大小確定，約為600×200)，邊鋪設(shè)，邊加入按2.1調(diào)配好382不飽和聚酯樹脂，邊用帶螺紋的輥軸滾壓(以便除去氣泡)，樹脂完全浸透聚酯表面氈和短切氈，層與層之間結(jié)合緊密沒有氣泡，玻璃鋼試塊中樹脂的含量在60 % ~ 70 %，固化后的試塊厚度在3~ 4 mm．

4) 玻璃鋼試塊固化：室溫固化72 h，80 ℃固化2 h，保證固化完全，巴氏硬度在36以上．

2.3 玻璃鋼試塊的加工

用切割機(jī)將2.2中糊制固化好的試塊加工成長8 cm、寬1.5 cm試塊，用小鋼銼修整切口，去除毛邊，使切口平滑，并用石蠟涂擦切口，完成試塊制備．

3 玻璃鋼(FRP)試塊性能測試

3.1 玻璃鋼(FRP)試塊彎曲強(qiáng)度和巴氏硬度的測試

按照GB/T 2567-2008和GB/T3854-2005測量玻璃鋼試塊的彎曲強(qiáng)度和巴氏硬度．

3.2 玻璃鋼(FRP)試塊質(zhì)量和厚度的測試

按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3857-2005測量玻璃鋼(FRP)試塊質(zhì)量和厚度數(shù)據(jù)．采用游標(biāo)卡尺均勻測量三個(gè)位置的厚度，取平均值；用分析天平重復(fù)稱量三次，取平均值．

4 382UPR耐腐蝕性能測試

準(zhǔn)備A、B兩組實(shí)驗(yàn)，每組四個(gè)圓底燒瓶，A組為同一個(gè)工段的電廠廢水1，B組為另一個(gè)工段的電廠廢水2．觀察記錄試塊和介質(zhì)的基本特征，然后用鋼鋸條鋸豁試塊做記號，試塊邊緣是耐腐蝕的薄弱區(qū)域，實(shí)驗(yàn)前用石蠟封閉，避免弄混產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差．在恒溫水浴鍋中恒溫浸泡在15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃恒定的介質(zhì)中連續(xù)浸泡15天．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出試塊，用蒸餾水反復(fù)沖洗多遍，直至干凈，再用濾紙將試塊上的水擦干，然后自然晾干，并觀察記錄試塊的表面變化、介質(zhì)顏色變化．按照3.1和3.2測量試塊的彎曲強(qiáng)度、巴氏硬度、質(zhì)量和厚度．

5 結(jié)果討論

5.1 不同溫度、不同工段的電廠廢液對382UPR性能的影響

不同溫度下，電廠廢水1和廢水2對382UPR性能影響如表1和表2，表3列出了浸泡前后382UPR玻璃鋼試塊和電廠廢水1、廢水2的狀態(tài)與顏色變化情況．

表1 電廠廢水1對382UPR性能的影響

表2 電廠廢水2對382UPR性能的影響

表3 浸泡前后介質(zhì)與試塊表面變化情況

5.2 耐腐蝕性能分析

介質(zhì)對不飽和聚酯樹脂基體玻璃鋼腐蝕有兩個(gè)方面：物理腐蝕和化學(xué)腐蝕，物理腐蝕主要是指液體介質(zhì)滲入到不飽和聚酯樹脂基體玻璃鋼內(nèi)部引起其溶脹，造成其力學(xué)性能，耐溫性能，耐腐蝕性能等性能降低甚至消失，化學(xué)腐蝕主要是指液體介質(zhì)使不飽和聚酯樹脂分子中酯鍵斷裂，高分子鏈斷裂降解，造成其力學(xué)性能，耐溫性能，耐腐蝕性能等性能降低甚至消失[6]．

由表1、表2數(shù)據(jù)和表3現(xiàn)象可知，在電廠廢水1和電廠廢水2中，382不飽和聚酯樹脂的質(zhì)量增加，但質(zhì)量增加不大，厚度減小，但減小不大，彎曲強(qiáng)度和巴士硬度保留率均在98 %以上．試塊的外觀和介質(zhì)的顏色均沒有太大的變化，這說明兩種廢水主要滲入試塊發(fā)生了物理溶脹作用，沒有發(fā)生化學(xué)破壞，耐腐蝕性能良好．

廢水1和廢水2中主要有水，少量的硫酸，無機(jī)鹽類組成，其對玻璃鋼試塊的腐蝕作用表現(xiàn)為物理腐蝕和化學(xué)腐蝕．物理腐蝕是指介質(zhì)通過微孔，裂紋以及未固化完全的空穴向試塊內(nèi)部滲透，使試塊溶脹，表現(xiàn)為試塊外觀和介質(zhì)外觀發(fā)生變化，巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度降低，質(zhì)量和厚度增加；化學(xué)腐蝕是指介質(zhì)使樹脂鏈中的酯鍵發(fā)生斷裂，造成高分子降解，變成小分子，由于酸是酯鍵斷裂的催化劑，它的存在加快了樹脂高分子降解成小分子的速度，表現(xiàn)為試塊重量、厚度、巴氏硬度和彎曲強(qiáng)度降低．

382不飽和聚酯樹脂是雙酚A型不飽和聚酯樹脂，分子鏈中的雙酚A大基團(tuán)是分子鏈酯鍵的屏障，起到了保護(hù)酯鍵被破壞的作用，同時(shí)雙酚A大基團(tuán)的存在，降低了酯鍵的密度，上述兩種因素都提高了382不飽和聚酯樹脂的耐腐蝕性能．

382不飽和聚酯樹脂采用富馬酸作為不飽和酸的原料，由于富馬酸是反式結(jié)構(gòu)，對稱性好，又含有不飽和鍵，當(dāng)與苯乙烯固化交聯(lián)時(shí)，固化密度較高，分子規(guī)整性較好，因而其力學(xué)性能和耐腐蝕性能較好．

6 評價(jià)方法

非金屬高分子材料是否耐介質(zhì)腐蝕，一般根據(jù)浸泡前后玻璃鋼試快性能變化情況、表面變化情況和腐蝕介質(zhì)顏色、透明度等變化情況判斷，表4是目前玻璃鋼行業(yè)普遍采用的判斷是否耐腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)．

表4 不飽和聚酯樹脂耐腐蝕標(biāo)準(zhǔn)

7 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試樣和浸泡介質(zhì)的變化分析得出，在45 ℃以下，382不飽和聚酯樹脂耐電廠廢水1和電廠廢水2的腐蝕．

[1] 沈開猷.不飽和聚酯樹脂及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001:186-191.

[2] 章穗芳.防腐材料3301在造紙工業(yè)的應(yīng)用[J].廣西化工,1991(4):24-25.

[3] 莊國雄.二丁基氧化錫催化合成雙酚A不飽和聚酯樹脂[J].化學(xué)世界,1998(8):427-429.

[4] 許水友,蔣婧.雙酚A型不飽和聚酯樹脂的研制[J].安徽化工,2000(4):14-15.

[5] 李淑杰.雙酚A型不飽和樹脂在氯堿工業(yè)防腐蝕中的應(yīng)用[J].纖維復(fù)合材料,2003(2):51-52.

[6] 陸士平,王天堂.沈偉.雙酚A型不飽和聚酯樹脂的結(jié)構(gòu)及其玻璃鋼在銅電解液中的耐蝕性比較與評價(jià)[J].全面腐蝕控制,2010,24(2):32-35.

[7] 周菊興.不飽和聚酯樹脂——生產(chǎn)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:203-206.

Unsaturated Polyester Resin 382’s Properties of Corrosion Resistance Against Power Plant’s Waste Water

QI Shuangchun

(College of Chemical Engineering, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

We have studied the properties of corrosion resistance of the 382 unsaturated polyester resin(382UPR) against power plants waste water by soaking test of FRP samples made from 382UPR. The soaking time was 15 days. We could determine the corrosion resistance properties of 382UPR by seeing the changes of quality, thickness, bending strength, Barcol hardness, color of the medium and surface of FRP samples. The results show that 382UPR resists the corrosion of the waste water of Section I and Section II in the power plant within the range of 15 ~ 45℃.

unsaturated polyester resin; corrosion-resisting properties; power plant waste water

10.3969/j.issn.1673-2065.2017.01.003

TQ323.42

A

1673-2065(2017)01-0009-04

2016-09-29

衡水學(xué)院科研資金資助課題(2016L051)

齊雙春(1964-)，男，河北棗強(qiáng)人，衡水學(xué)院化工學(xué)院教授，工學(xué)碩士．

(責(zé)任編校：李建明 英文校對：李玉玲)