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1、第l期纤维复合材料No3.1,.9勺6年13月r19a96旧EFRCOTEOIP玻璃钢耐化学腐蚀性能的研究徐国平(马鞍山玻纤玻钢厂)提要本文通过静态浸泡腐蚀试验,探讨了玻璃钢腐蚀与防腐蚀机理及不同玻璃钢在部分常用化学介质中的耐腐蚀性能。关键词玻璃钢腐蚀防腐,ABSTRACTBasedonstatiesoakingeorrosiontestthemeehanismofeorrosionandeorrosionresistaneeofFRPandeorrosionresistantpropertiesofdifferent
2、kindsofFRPn.isomeeommonlyusedehemiealmediaareinvestigatedinthispaper一、引言,,,玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料以热固性树脂为基体的复合材料多年的实践表明通,,过合理选材和结构设计玻璃钢可以有优良的耐化学腐蚀性因而被越来越广泛地应用于防腐,,。蚀领域以美国为例其应用于防腐领域的玻璃钢制品占玻璃钢全部产量的15%以上日本占13%以上。我国目前耐腐蚀玻璃钢制品如管、罐、格栅、阀门、内衬等应用范围也越来越广,其产量占全部玻璃钢产量的30%左右。,。随着玻璃钢在
3、防腐领域应用的不断扩大也带来了不少间题其中主要的问题是很多玻璃,,钢生产企业对玻璃钢耐腐蚀性的范围能力不了解在选材上不是依据介质性质合理选材而是,,一律用普通树脂和中碱布来制作产品造成制品防腐蚀性能的失败或一律采用价格昂贵的树脂如环氧树脂、乙烯基醋树脂及无碱布来制作产品,造成不应有的材料浪费。为此,研究一下玻,。璃钢腐蚀与防腐蚀机理探讨不同玻璃钢在不同介质中的耐腐蚀性能是十分必要的本文即是根据实验情况作了一下这方面工作。二、玻璃钢腐蚀与防腐蚀机理,玻璃钢腐蚀的基本动力是介质的扩散和向树脂基体渗透由此引起基体的化学降解和
4、物理腐蚀。其中化学降解主要是水解和氧化,对聚酷树脂来说,其水解是醋键的水解,它在酸与碱。,,:中有很大差异在酸性介质中其降解为酸解反应方程式为36纤维复合材料1年996(〕O奋IHnR:OcR+OZR.Oc+OHH一一执留`一凡,,从反应式中可见酸解反应是可逆反应反应到达平衡后不再继续而是停留在玻璃钢表,,,,面所以玻璃钢表面腐蚀很慢只要玻璃钢表面富树脂层有足够的厚度就能起到抗腐蚀作用这也是聚醋玻璃钢在酸性介质中的耐腐蚀性能优于环氧树脂的主要原因。(见表6),:树脂在碱性介质中降解又称为皂化反应其反应方程式为O0!l一
5、-o十凡R,c0+OHR,遵。一一凡一一,,,从式中可见这个反应生成了稳定的酸根离子它与醇反应生成酷的趋势很小反应是不可逆的。因此普通聚醋树脂的耐碱性是很差的,表面腐蚀很快。从实验结果来看,只有双酚A,型树脂和乙烯基酷树脂有较好的耐碱性(见表6)这是由于双酚A树脂的乙烯基醋树脂与乙,,。烯三向交联固化成聚合恤其醋键受到空间位阻的影响阻碍了酷基的水解其中乙烯基酷树,,,脂的醋键和双键位于分子的未端活性大且醋基含量较双酚A树脂少其耐碱性优于双酚A树脂。这一点从实验结果中也得到证明。,,氧化是化学降解的另一种重要方式固化后的
6、树脂中残存的不饱和键或单体在氧化性介,。质存在时会发生氧化分解反应而使整个大分子受到破坏,。物理腐蚀也是腐蚀的一个重要原因这种腐蚀不发生化学键的断裂由于树脂聚合物与介,,,,质发生吸附作用介质分子依靠渗透扩散进入树脂基体内部破坏分子间次价键力使聚合物,。,发生膨胀直至开裂这个过程的基本起因就是相似相溶原理即与聚合物极性相似的小分子,,。,,介质通过渗透扩散过程与聚合物之间相互溶解以聚醋树脂为例属中等极性它易受中等,。极性的介质分子如酮类氯代烃等的侵蚀,,随着树脂基体的破坏介质渗透到玻璃纤维与树脂的界面使树脂与纤维之间粘
7、接力下降。介质沿着界面空隙以毛细作用方式继续渗透,最后导致界面剥离,因而对玻璃钢这种复合,,。材料来说界面特性也直接影响着整体玻璃钢的耐腐蚀性关键是保证界面粘接力,一,除上述腐蚀过程玻璃钢纤维表面因水的作用而产生阴离子510进一步水合形成SIOH,:(硅烷醇)其反应式为HZoHZoa1一a+-SION砂0+N护SIOH+OH一,:硅氧烷也与OH反应生成SIOH反应式为·5一-1051+OH禅SIOH+510:,同时玻纤表面的非510成份的氧化物在与水溶液介质接触时形成金属的氢氧基团(一。十一,a,十,Z+,M一OH)水
8、中的H和OH取代纤维表面的大离子CMg离子溶解使玻璃晶格中形成,。高应力区从而导致微裂纹的产生,。实验表明酸性介质对玻纤的侵蚀作用大于碱性介质其中中碱纤维(C玻璃)耐酸性要大,。,,于无碱纤维(E玻璃)但耐碱性逊于无碱纤维(见表1)从耐水性看无碱纤维优于中碱纤维(见表。1):徐国平玻璃钢耐化学腐蚀性能的研究表1中碱纤维和无碱纤维耐
