文／Marcin Pazdro 呂金艷 張慶輝

針對(duì)含醇汽油儲(chǔ)罐的選材，耐腐蝕要素研究E10汽油的腐蝕性，尋找更適合抵抗含醇汽油腐蝕的樹脂。

▲供圖/CFP

針對(duì)含醇汽油儲(chǔ)罐的選材、耐腐蝕要素，通過對(duì)比間苯聚酯樹脂、特種對(duì)苯聚酯樹脂和酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂在普通汽油和10%含醇汽油（E10汽油）中的耐腐蝕表現(xiàn)，研究E10汽油的腐蝕性，尋找更適合抵抗含醇汽油腐蝕的樹脂。

本研究的試片制作和測(cè)試方法參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C-581進(jìn)行，腐蝕浸泡環(huán)境參照UL 1316標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。通過加速的耐腐蝕試驗(yàn)，得出了特種對(duì)苯聚酯樹脂和后固化后的酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂均具備優(yōu)異的耐含醇汽油腐蝕性的結(jié)論。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)部分

針對(duì)間苯樹脂、特種對(duì)苯樹脂和酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的代表產(chǎn)品，進(jìn)行E10汽油和普通汽油的腐蝕浸泡試驗(yàn)。

測(cè)試內(nèi)容：質(zhì)量增加、厚度增加、目測(cè)表面質(zhì)量、拉伸性能（ISO 527）、彎曲性能（ISO 178）、Barcol硬度、汽油的不揮發(fā)份測(cè)試。

原材料

測(cè)試使用代表樹脂是：間苯樹脂Reichhold?7XX；特種對(duì)苯樹脂CorroliteTM490；酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂CorroliteTM9400

固化系統(tǒng)

表1.樹脂固化系統(tǒng)

增強(qiáng)結(jié)構(gòu)

所有的積層在室內(nèi)進(jìn)行，用4層OwensCorning CSM M723A 450g短切氈積層，兩面使用Viledon 1776表面氈，所有積層板的厚度為4-5mm，所有試片邊緣用CorroliteTM9400樹脂涂覆封邊。

固化程序

由以上提到的3種樹脂制作的積層板試片被分成兩組。一組只在室溫下固化。另一組進(jìn)行高溫后固化：第一階段60℃20小時(shí)；第二階段90℃1小時(shí)；第三階段110℃ 3小時(shí)，針對(duì)CorroliteTM 9400，第三階段為140℃ 3小時(shí)。

浸泡實(shí)驗(yàn)

表2.浸泡條件

針對(duì)表中的每種樹脂的不同后固化方式、不同汽油介質(zhì)和不同浸泡時(shí)間，均采用兩個(gè)平行10cm x17cm的試片測(cè)試。浸泡過程介質(zhì)的溫度是37℃，密封置于烘箱中保溫。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，受到國際環(huán)境以及國內(nèi)改革等方面的影響，企業(yè)的經(jīng)營優(yōu)勢(shì)在不斷發(fā)生變化。為了在市場(chǎng)上占據(jù)一定份額，企業(yè)就必須加強(qiáng)對(duì)經(jīng)營戰(zhàn)略調(diào)整的重視，及時(shí)結(jié)合外部環(huán)境來發(fā)現(xiàn)內(nèi)部經(jīng)營中存在的問題，繼而制定合理的戰(zhàn)略目標(biāo)，使企業(yè)生產(chǎn)效益最大化。而要想完成上述目標(biāo)，就必須全面開展預(yù)算管理工作。

試片測(cè)試項(xiàng)目

1）目測(cè)浸泡前后試片的外觀變化

2）測(cè)試浸泡后的質(zhì)量增加

3）測(cè)試浸泡后的厚度增加

4）根據(jù)ISO 527測(cè)試?yán)煨阅?/p>

5）根據(jù)ISO 178測(cè)試彎曲性能

6）測(cè)試試片在E10汽油中浸泡4周的不揮發(fā)組分的增加量（由Statoil 測(cè)試）

7) 根據(jù)ASTM D-2583 測(cè)試巴氏硬度

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

參加實(shí)驗(yàn)的所有試片經(jīng)過浸泡后均未出現(xiàn)明顯的軟化和損壞，只有Reichhold?7XX試片出現(xiàn)了一定程度的玻纖印痕、發(fā)白和起泡；CorroliteTM490試片中個(gè)別樣塊出現(xiàn)輕微的玻纖印痕；外觀變化最小的是CorroliteTM490（無論是否后固化）和后固化的CorroliteTM9400試片，浸泡前后幾乎沒有可視的差別。

未后固化的樹脂 Reichhold? 7X間苯聚酯Corrolite 490特種對(duì)苯聚酯Corrolite 9400酚醛環(huán)氧乙烯基酯浸泡四周浸泡十二周后固化的試片浸泡四周浸泡十二周

▲圖1. 不同樹脂的質(zhì)量和厚度的增量（在E10中，常溫固化）

▲圖2. 不同樹脂的質(zhì)量和厚度的增量（在E10中，高溫后固化）

▲圖3. 不同樹脂的性能保留率（常規(guī)汽油，常溫固化）

▲圖4. 不同樹脂的性能保留率（E10汽油，高溫后固化）

▲圖5. 不同樹脂的性能保留率（常規(guī)汽油，高溫后固化）

▲圖6. 不同樹脂的性能保留率（E10汽油，高溫后固化）

試片浸泡后的外觀變化和機(jī)械性能有一定的關(guān)聯(lián)，通常試片表面出現(xiàn)起泡或者表面開裂的缺陷時(shí)，試片抵抗溶脹和滲透腐蝕的屏障就變?nèi)?，從而使腐蝕加速，故浸泡過程中出現(xiàn)表面缺陷的試片往往機(jī)械性能都變得非常差。

最終，根據(jù)浸泡試片的彎曲性能保留率測(cè)試可見，表面起泡和開裂的間苯樹脂試片均出現(xiàn)了嚴(yán)重的機(jī)械性能衰減，而沒有缺陷的CorroliteTM490和CorroliteTM9400樹脂均沒有出現(xiàn)彎曲性能的下降?？梢姳砻骈_裂和起泡可能是積層板受嚴(yán)重腐蝕從而影響機(jī)械性能的一個(gè)指征。

質(zhì)量、厚度和機(jī)械性能測(cè)試

為了更形象的解釋機(jī)械性能測(cè)試的結(jié)果，下文將采用數(shù)據(jù)圖形展示浸泡12周時(shí)的數(shù)據(jù)，浸泡4周的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論和12周是相似的。

不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的樹脂的性能變化

圖1-6展示出經(jīng)過浸泡試驗(yàn)后，積層板的性能極大的受樹脂化學(xué)結(jié)構(gòu)影響，CorroliteTM490和CorroliteTM9400樹脂在對(duì)比中明顯勝出。這個(gè)結(jié)果并不意外，因?yàn)樘胤N對(duì)苯聚酯和酚醛環(huán)氧乙烯基酯因其高交聯(lián)密度而具備優(yōu)異的耐腐蝕性。

圖1、3（常溫固化試片）和2、4（高溫后固化試片），證明浸泡條件下（37℃）樹脂仍能夠后固化并且隨著浸泡過程機(jī)械性能逐步提高。需要注意的是，相比高溫后固化的試片，常溫固化的試片最終彎曲強(qiáng)度要低。而Reichhold?7XX并沒有遵循這一理論，顯然Reichhold?7XX的試片也在浸泡過程中持續(xù)的被后固化，但化學(xué)結(jié)構(gòu)降解帶來的性能惡化速度比潛在的后固化提升速度要快。

然而，在現(xiàn)實(shí)的汽油儲(chǔ)存中很少發(fā)生溫度高于25°C的情況，所以像本次試驗(yàn)這樣帶來持續(xù)后固化的環(huán)境是相當(dāng)難發(fā)生的。

腐蝕機(jī)理推測(cè)

從試片Reichhold?7XX和CorroliteTM490的測(cè)試結(jié)果來看，E10汽油有極強(qiáng)的腐蝕性。試樣的質(zhì)量和厚度增加在E10中很高。此外，相比普通汽油，在E10汽油中巴氏硬度和彎曲性能變得更低。

如前所述，E10汽油中乙醇量的增加導(dǎo)致了間苯聚酯Reichhold?7XX的積層板的點(diǎn)狀開裂和決定性的性能退化（如圖7）。

這種性能退化在汽油浸泡中目視觀察就被發(fā)現(xiàn)了，但是很難給出可靠和證明性的解釋?？梢越忉尀槠徒M分?jǐn)U散到聚合物基體中，并且存在大量的溶脹。

最初只有一些小分子量的組分能夠擴(kuò)散到聚合物基體中，乙醇是其中之一。隨著不斷溶脹基體變得越來越大，在一定階段基體空隙大到足夠允許大分子量物質(zhì)進(jìn)入，如BTX*注碎片，通常情況下，BTX是不能進(jìn)入聚酯基體的。最終，擴(kuò)散造成的基體內(nèi)壓高到足以造成分子鏈的物理破壞?？梢孕蜗蟊硎鋈鐖D8。

由于CorroliteTM490和CorroliteTM9400的分枝交聯(lián)密度非常高，所以高濃度乙醇對(duì)基體的溶脹作用并不像對(duì)間苯樹脂Reichhold?7XX那樣嚴(yán)重，所以可以推斷汽油中的大分子將永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)入聚合物基體中。在此需要注意的是分枝交聯(lián)密度和固化程度有關(guān)：固化程度越高，交聯(lián)密度越高。這就是常溫固化的試片質(zhì)量和厚度增加較多的原因。

E10 汽油比普通汽油有更強(qiáng)的腐蝕性

后固化程序?qū)ΣＡт撛O(shè)備的影響

后固化程序能給玻璃鋼設(shè)備帶來積極的影響，利于樹脂充分固化建立交聯(lián)密度，所以后固化作用針對(duì)儲(chǔ)存乙醇和低分子量的物質(zhì)時(shí)非常重要。對(duì)于很多玻璃鋼設(shè)備而言，后固化可以在設(shè)備使用過程中發(fā)生，但是在地下儲(chǔ)油罐的運(yùn)行的這種地下低溫環(huán)境中，后固化并不可能發(fā)生。

不同結(jié)構(gòu)的樹脂對(duì)汽油的耐腐蝕性

根據(jù)本次研究結(jié)果，雷可德強(qiáng)烈推薦用高交聯(lián)密度特種對(duì)苯聚酯CorroliteTM490和酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂CorroliteTM9400用于制作所有接觸E10汽油的地下雙壁油罐。測(cè)試結(jié)果顯示，這兩款樹脂均有良好的耐腐蝕性，但高溫后固化是使用CorroliteTM9400的先決條件。

▲圖7. 表面的點(diǎn)狀開裂。

▲圖8. 基體溶脹導(dǎo)致表面開裂（溶劑的量被夸大）

需注意本試驗(yàn)為了接近UL-1316規(guī)范的要求并且快速得到測(cè)試結(jié)果，所以試驗(yàn)介質(zhì)溫度是37℃。在這種溫度條件下，間苯樹脂是絕對(duì)不能使用的，也絕不推薦用于制作汽油儲(chǔ)罐和接觸汽油的部件。相應(yīng)的，不建議間苯聚酯用于此類應(yīng)用，尤其是當(dāng)接觸的汽油介質(zhì)溫度高于25℃時(shí)。