382不饱和聚酯树脂耐电厂废水腐蚀性能研究

第19卷第1期衡水学院学报Vol.19,No.12017年2月JournalofHengshuiUniversityFeb.2017收稿日期：2016-09-29基金项目：衡水学院科研资金资助课题(2016L051)作者简介：齐双春(1964-)，男，河北枣强人，衡水学院化工学院教授，工学硕士．DOI:10.3969/j.issn.1673-2065.2017.01.003382不饱和聚酯树脂耐电厂废水腐蚀性能研究齐双春(衡水学院化工学院，河北衡水053000)摘要：采用浸泡法研究了382不饱和聚酯树脂(UPR)耐电厂废水的腐蚀性能，浸泡时间为15天，通过考核由382UPR制成的玻璃钢试块浸泡前后质量、厚度、弯曲强度，巴氏硬度的变化和介质颜色的变化及玻璃钢试块表面状态的变化判断382UPR耐腐蚀性能，结果表明：在15~45℃范围内，382UPR耐电厂工段一废水和工段二废水腐蚀．关键词：不饱和聚酯树脂；耐腐蚀性；电厂废水中图分类号：TQ323.42文献标识码：A文章编号：1673-2065(2017)01-0009-04随着国民经济快速发展，对于电的需求量日益增大，同时也产生大量的电厂废水．电厂废水是火力发电厂的污染源，电厂废水主要含有酸或碱、油类、悬浮物等，具有一定的腐蚀性．因此找到一种适合储存、运输电厂废水，而且综合性能优良的材料是非常有必要的．382不饱和聚酯树脂属于双酚A型UPR，在其分子链中由D33单体提供的含有苯环的结构单元，该结构单元体积较大，降低了分子中酯键的密度，同时也对酯键起到了保护作用，降低了酯键被亲核试剂进攻的概率[1]．用其制备的玻璃钢制品不但具有质量轻，高强，耐温，绝缘的良好性能，更具有很好的耐腐蚀性能，耐酸腐蚀是双酚A型不饱和树脂聚酯的最大优点之一．它被广泛应用于耐腐蚀领域．章穗芳[2]对3301双酚A防腐材料在造纸工业的应用进行研究发现，3301双酚A不饱和聚酯树脂制成的玻璃钢制品能耐造纸厂约含5%H2O2废水的腐蚀．庄国雄[3]通过研究利用二丁基氧化锡催化剂制备双酚A型不饱和聚酯树脂的工艺，提高了反应速度，缩短了反应周期，提高了产品质量，同时研究了产品的耐腐蚀性能，结果表明：50℃以下，产品耐63%的硫酸腐蚀．许水友，蒋婧[4]研究了双酚A型不饱和聚酯树脂的制备工艺，结果表明D33单体的加入量，二元酸的种类，醇酸的比例对双酚A型不饱和聚酯树脂耐腐蚀性能有影响，D33单体的加入量越多，不饱和二元酸的量越多，醇酸比越小，不饱和聚酯树脂的耐腐蚀性能越好．李淑杰[5]研究了适合氯碱工业防腐要求的双酚A型不饱和聚酯树脂玻璃钢的配方与工艺，结果表明该双酚A型不饱和聚酯树脂玻璃钢耐30%盐酸的腐蚀．陆士平，王天堂，沈伟[6]研究了四种配比的双酚A型不饱和聚酯树脂的结构和它们在铜电解液中的腐蚀性能，结果表明加入富马酸和加入环氧树脂制备的双酚A型不饱和聚酯树脂基体玻璃钢耐铜电解液的腐蚀．382不饱和聚酯树脂是一种双酚A型不饱和聚酯树脂，其耐电厂废水腐蚀性研究未见报道，笔者就382不饱和聚酯树脂耐电厂废水腐蚀性能进行了初步研究．1仪器与药品光电分析天平(382A)，南京光电仪器厂；游标卡尺，上海交通大学仪器厂；切割锯(DQ150)，武汉大10衡水学院学报投稿平台:第19卷学仪器厂；电子万能试验机(M2100)，承德实验仪器厂；巴氏硬度计(934-1)，上海实验仪器厂；台式天平、轧辊、洗耳球、移液管(1mL、2mL)、剪刀、三口瓶、温度计、冷凝器、电热套、圆底烧瓶由衡水学院有机实验室提供；模具，河北华强科技开发有限公司提供．D33单体、丙二醇、顺丁烯二酸酐、富马酸、苯酐、一缩乙二醇、苯乙烯、固化剂、促进剂、阻聚剂、聚酯表面毡及其玻璃纤维制品由河北华强科技开发有限公司提供；电厂工段一废水1、电厂工段二废水2均由衡水市衡丰发电厂提供．382UPR的制备参见参考文献[7]．2382UPR树脂玻璃钢试块制作2.1树脂胶液配方的调制在200mL的烧杯中加入100g382不饱和聚酯树脂，2g固化剂，用玻璃棒搅匀，通过调整促进剂的用量，使382不饱和聚酯树脂胶凝时间在40~60min(室温)，并记录促进剂的用量为0.4mL．2.2玻璃钢试块的糊制1)模具清理：首先用水清洗模具，再用酒精清洗，用纸巾擦干，放置15分钟，使酒精挥发完全．2)涂脱模剂：在干净的模具上涂一层均匀的很薄的脱模剂(蜂蜡)．3)玻璃钢试块糊制：在模具上面铺设适量按2.1调配好的382不饱和聚酯树脂，按顺序铺设两层30g/m2的聚酯表面毡，4层450g/m2的玻璃纤维短切毡，两层30g/m2的聚酯表面毡(聚酯表面毡和短切毡的大小根据模具的大小确定，约为600×200)，边铺设，边加入按2.1调配好382不饱和聚酯树脂，边用带螺纹的辊轴滚压(以便除去气泡)，树脂完全浸透聚酯表面毡和短切毡，层与层之间结合紧密没有气泡，玻璃钢试块中树脂的含量在60%~70%，固化后的试块厚度在3~4mm．4)玻璃钢试块固化：室温固化72h，80℃固化2h，保证固化完全，巴氏硬度在36以上．2.3玻璃钢试块的加工用切割机将2.2中糊制固化好的试块加工成长8cm、宽1.5cm试块，用小钢锉修整切口，去除毛边，使切口平滑，并用石蜡涂擦切口，完成试块制备．3玻璃钢(FRP)试块性能测试3.1玻璃钢(FRP)试块弯曲强度和巴氏硬度的测试按照GB/T2567-2008和GB/T3854-2005测量玻璃钢试块的弯曲强度和巴氏硬度．3.2玻璃钢(FRP)试块质量和厚度的测试按照标准GB/T3857-2005测量玻璃钢(FRP)试块质量和厚度数据．采用游标卡尺均匀测量三个位置的厚度，取平均值；用分析天平重复称量三次，取平均值．4382UPR耐腐蚀性能测试准备A、B两组实验，每组四个圆底烧瓶，A组为同一个工段的电厂废水1，B组为另一个工段的电厂废水2．观察记录试块和介质的基本特征，然后用钢锯条锯豁试块做记号，试块边缘是耐腐蚀的薄弱区域，实验前用石蜡封闭，避免弄混产生实验误差．在恒温水浴锅中恒温浸泡在15℃、25℃、35℃、45℃恒定的介质中连续浸泡15天．实验结束后，取出试块，用蒸馏水反复冲洗多遍，直至干净，再用滤纸将试块上的水擦干，然后自然晾干，并观察记录试块的表面变化、介质颜色变化．按照3.1和3.2测量试块的弯曲强度、巴氏硬度、质量和厚度．5结果讨论5.1不同温度、不同工段的电厂废液对382UPR性能的影响不同温度下，电厂废水1和废水2对382UPR性能影响如表1和表2，表3列出了浸泡前后382UPR玻璃钢试块和电厂废水1、废水2的状态与颜色变化情况．第1期齐双春382不饱和聚酯树脂耐电厂废水腐蚀性能研究11表1电厂废水1对382UPR性能的影响15℃25℃35℃45℃厚度保留率/%100.499.298.798.0质量保留率/%100.3100.5100.5100.7弯曲强度保留率/%99.699.299.198.8巴氏硬度保留率/%99.499.199.098.5表2电厂废水2对382UPR性能的影响15℃25℃35℃45℃厚度保留率/%99.798.698.696.9质量保留率/%100.2100.499.699.1弯曲强度保留率/%99.899.699.199.0巴氏硬度保留率/%99.599.499.298.7表3浸泡前后介质与试块表面变化情况15℃25℃35℃45℃电厂废水1介质颜色微浑浊，有臭味，试块微泛白，纤维完好介质颜色微浑浊，有臭味，试块微泛白，纤维完好介质颜色微浑浊，有臭味，试块微泛白，纤维完好介质颜色微浑浊，有臭味，试块微泛白，纤维完好电厂废水2介质颜色微浑浊，试块表面有光泽，纤维完好介质颜色微浑浊，试块表面有光泽，纤维完好介质颜色微浑浊，试块表面有光泽，纤维完好介质颜色微浑浊，试块表面有光泽，纤维完好浸泡之前试块表面平整光滑，有光泽，废水颜色为澄清试块表面平整光滑，有光泽，废水颜色为澄清试块表面平整光滑，有光泽，废水颜色为澄清试块表面平整光滑，有光泽，废水颜色为澄清5.2耐腐蚀性能分析介质对不饱和聚酯树脂基体玻璃钢腐蚀有两个方面：物理腐蚀和化学腐蚀，物理腐蚀主要是指液体介质渗入到不饱和聚酯树脂基体玻璃钢内部引起其溶胀，造成其力学性能，耐温性能，耐腐蚀性能等性能降低甚至消失，化学腐蚀主要是指液体介质使不饱和聚酯树脂分子中酯键断裂，高分子链断裂降解，造成其力学性能，耐温性能，耐腐蚀性能等性能降低甚至消失[6]．由表1、表2数据和表3现象可知，在电厂废水1和电厂废水2中，382不饱和聚酯树脂的质量增加，但质量增加不大，厚度减小，但减小不大，弯曲强度和巴士硬度保留率均在98%以上．试块的外观和介质的颜色均没有太大的变化，这说明两种废水主要渗入试块发生了物理溶胀作用，没有发生化学破坏，耐腐蚀性能良好．废水1和废水2中主要有水，少量的硫酸，无机盐类组成，其对玻璃钢试块的腐蚀作用表现为物理腐蚀和化学腐蚀．物理腐蚀是指介质通过微孔，裂纹以及未固化完全的空穴向试块内部渗透，使试块溶胀，表现为试块外观和介质外观发生变化，巴氏硬度和弯曲强度降低，质量和厚度增加；化学腐蚀是指介质使树脂链中的酯键发生断裂，造成高分子降解，变成小分子，由于酸是酯键断裂的催化剂，它的存在加快了树脂高分子降解成小分子的速度，表现为试块重量、厚度、巴氏硬度和弯曲强度降低．382不饱和聚酯树脂是双酚A型不饱和聚酯树脂，分子链中的双酚A大基团是分子链酯键的屏障，起到了保护酯键被破坏的作用，同时双酚A大基团的存在，降低了酯键的密度，上述两种因素都提高了382不饱和聚酯树脂的耐腐蚀性能．382不饱和聚酯树脂采用富马酸作为不饱和酸的原料，由于富马酸是反式结构，对称性好，又含有不饱12衡水学院学报投稿平台:第19卷和键，当与苯乙烯固化交联时，固化密度较高，分子规整性较好，因而其力学性能和耐腐蚀性能较好．6评价方法非金属高分子材料是否耐介质腐蚀，一般根据浸泡前后玻璃钢试快性能变化情况、表面变化情况和腐蚀介质颜色、透明度等变化情况判断，表4是目前玻璃钢行业普遍采用的判断是否耐腐蚀的标准．表4不饱和聚酯树脂耐腐蚀标准质量保留率/%硬度保留率/%强度保留率/%样品的颜色介质的颜色不耐腐蚀增重大于8%或失重小于3%小于80%小于80%有显著变化有显著变化尚耐腐蚀增重在3%~8%或失重在0.5%~3%80%~85%80%~85%有细微变化有细微变化耐腐蚀增重小于3%或失重小于0.5%大于85%大于85%颜色不变颜色不变7结论根据实验数据、试样和浸泡介质的变化分析得出，在45℃以下，382不饱和聚酯树脂耐电厂废水1和电厂废水2的腐蚀．参考文献：[1]沈开猷.不饱和聚酯树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社,2001:186-191.[2]章穗芳.防腐材料3301在造纸工业的应用[J].广西化工,1991(4):24-25.[3]庄国雄.二丁基氧化锡催化合成双酚A不饱和聚酯树脂[J].化学世界,1998(8):427-429.[4]许水友,蒋婧.双酚A型不饱和聚酯树脂的研制[J].安徽化工,2000(4):14-15.[5]李淑杰.双酚A型不饱和树脂在氯碱工业防腐蚀中的应用[J].纤维复合材料,2003(2):51-52.[6]陆士平,王天堂.沈伟.双酚A型不饱和聚酯树脂的结构及其玻璃钢在铜电解液中的耐蚀性比较与评价[J].全面腐蚀控制,2010,24(2):32-35.[7]周菊兴.不饱和聚酯树脂——生产及应用[M].北京:化学工业出版社,2003:203-206.UnsaturatedPolyesterResin382’sPropertiesofCorrosionResistanceAgainstPowerPlant’sWasteWaterQIShuangchun(CollegeofChemicalEngineering,HengshuiUniversity,Hengshui,Hebei053000,China)Abstr