用环氧树脂修补搪瓷反应釜

作者：湘潭工学院 杨明平 彭荣华 胡忠于 彭军    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 9 压力容器/储运容器展厅 压力容器, 储存桶, 反应釜, 储罐, 压力罐, ... 摘要：环氧树脂E-20用有机硅树脂进行改性后，配以适宜的增韧剂，填料及固化剂对搪瓷反应釜进行修补，修补后的搪瓷反应釜可耐300℃，且对除强氧化剂氯磺酸和硝酸外的其他酸碱有较强的抗蚀作用。 关键词：搪瓷反应釜 环氧树脂 胶粘剂 修补技术 1 前言 环氧树脂是含有环氧基团的高分子聚合物的统称，以其制成的胶粘剂对玻璃、陶瓷、钢材等，都具有很好的粘接力。我们从1996年就开始进行以环氧树脂胶粘剂修补搪瓷反应釜的实验研究，收到了一定的效果。现将改性环氧胶粘剂的配制及对搪瓷反应釜的修补工艺介绍如下，以供同行参考。 2 改性环氧树脂胶的配制 2.1 制备有机硅树脂 先将质量份数为58.5的二苯基二氯硅烷，11.5份的二甲基二氯硅烷和6份的硼酸加入玻璃反应器中，在N2气体保护下，不断搅拌，并将温度控制在85～90℃反应70 min；然后滴加质量比为1：2的对苯二酚和正丙醇配制的溶液11份，滴加完毕后，在90℃恒温反应95 min，最后用13份甲醇稀释得到的浅棕色透明胶体即为有机硅树脂。 2.2 制备聚乙烯醇缩丁醛溶液 将质量份数为12的聚乙烯醇，49份的乙醇和39份的正丁醇加入玻璃反应器中，搅拌并升温至65℃时滴加盐酸(质量浓度为36%)。当反应液的pH值达到1.5～3.5时，停止加酸；将温度控制在65～75℃，再反应约3.5 h，并不断搅拌；当反应液呈无色透明体时即为反应终点，从而制得聚乙烯醇缩丁醛溶液。 2.3 制备改性环氧胶粘剂 将质量份数为30的有机硅树脂在玻璃反应器中搅拌升温至50℃，依次加入质量比为l：1的环氧树脂(E—20)与二甲苯配制的溶液60份和7.5份的聚乙烯醇缩丁醛溶液，不断进行搅拌，并将温度控制在50～60℃，反应60 min，即得浅棕色透明粘性液体。降温至室温时依次加入1～1.5份填料和固化剂(双氰胺)1份，搅拌均匀(约10min)即为改性环氧胶粘剂。 注意：所用填料是细度为120目的辉绿岩粉，修补用的底层胶至面层胶中的填料量应逐层减少。 3 修补工艺过程 3.1 搪瓷破损面的处理 用改性环氧树脂修补反应釜，成败皆取决于环氧树脂与搪瓷反应釜破损面的粘接效果。而胶粘剂对被粘物表面的完全湿润，则是获得高粘接强度的必要条件。合理地粗化被粘物表面，使之形成新的表面层，可提高胶粘剂的湿润程度，同时还可有效增加粘接面积，并且有镶嵌的效果，以实现高强度的粘接。我们对破损面的处理步骤如下： (1) 将待修补的搪瓷反应釜清洗干净； (2) 用氧-乙炔火焰烘烤破损处至200℃(可用表面温度计测量)。烘烤时应缓慢升温，且频繁移动火焰，防止升温急剧或升温不匀而引起爆瓷； (3) 待自然冷却至常温后，用角向砂轮或砂纸打磨破损面，交叉反复进行，将暴露的金属表面磨平，将搪瓷面(应较破损面稍大一点)磨毛； (4) 将破损面上的灰尘清理干净后，再用无水乙醇清洗干净．晾干待用。 3.2 修补过程 (1) 将待粘面升温至180℃保温10 min，升温不宜过急且要均匀，以免爆瓷。然后将配制好的改性环氧胶粘剂(底料)用喷枪以0.4 MPa的压力喷涂在待粘面； (2) 再升温至180 ℃，保温10min，再重复上述操作。如此喷涂5遍，可得到0.3～0.5 mm厚的修补层。最后在180℃下保温30min； (3) 淬火处理。这是关键的一步，温度把握不好或处理不当，则会引起修补层翘曲变形。我们得出的最佳淬火条件是：待修补面温度从保温状态自然冷却至150℃左右时，用毛刷蘸淬火液交叉涂刷修补层，达到室温后为止，淬火液为沸腾态食用植物油(芥子油、豆油均可)。 4 修补面的耐腐蚀性能 试样为DN200mm的搪瓷法兰盖，经表面打磨后用上述工艺喷涂了一层约0.5mm厚的改性环氧胶粘剂。试验按HG5-282-79标准规定的程序进行，测定的结果见表1。 表1 改性环氧胶粘剂层的腐蚀试验 介质质量份介质状态腐蚀速度mg/(cm2·4h) 盐 酸 36沸腾 0.08 硫 酸 40沸腾 0.10 硫 酸 75沸腾 0.12 磷 酸 50沸腾 0.08 磷 酸 85沸腾 0.10 硝 酸 10沸腾 0.35 硝 酸 30沸腾 0.76 甲 酸 50沸腾 0.06 甲 酸 85沸腾 0.07 氢氧化钠 30沸腾 0.18 氯化钠 20沸腾 0.05 从表1中的试验数据可以看出，改性环氧树脂胶粘剂涂层具有良好的耐腐蚀性能。 5 影响修补层质量的主要因素 5.1 环氧树脂的选择及用量 环氧树脂的种类繁多，其分子质量的差异也较大，而分子质量的大小对其与有机硅树脂反应过程和缩聚产物的性能有较大的影响。因为环氧树脂分子质量越大，缩聚反应越难进行；环氧树脂分子质量越小，缩聚产物耐热性能提高的幅度就越小，且受热后容易破坏。据此，我们选用了分子质量适中的双酚A型环氧树脂E—20，作为被改性的树脂基料。 环氧树脂E—20在缩聚体中的比例越小，修补层的耐温性能就越好，但修补层的粘接强度就越差。当环氧树脂E—20与有机硅树脂的质量比为40：60时，修补层室温剪切强度为15.4 MPa；比例为50：50时，修补层室温剪切强度达到20.5 MPa。为使修补层既具有良好的耐温性能，又具有良好的粘接强度，我们选用的比例为50：50。 5.2 增韧剂的影响 环氧树脂基料的主要缺点是胶层脆，冲击和剥离强度较差。向环氧树脂固化体系中引入高分子质量的弹性体，对于改善胶粘剂的韧性效果最佳。 增韧剂选择的恰当与否，直接影响到胶粘剂的粘接强度。对改性环氧树脂胶粘剂来说，选择聚乙烯醇缩丁醛作增韧剂，是因其分子质量高，可提高胶层的内聚强度，使胶层韧性增大，有利于提高胶层的冲击强度和剥离强度；同时，又因其分子结构中含有羟基，能和有机硅树脂与环氧树脂缩聚体中的羟基进一步进行缩聚反应，形成立体网络分子结构，这样除了可提高胶层韧性外，又可提高胶层的耐温性能。 5.3 淬火温度的影响 通常，耐酸搪瓷反应釜耐冷冲击的温度≤110 ℃，如果向处于180 ℃的修补层喷洒低于110℃的液体，则有可能发生爆瓷现象。因此，我们采用在降低修补层温度的同时，也提高淬火液温度的方法，以使搪瓷面能够承受的冷冲击温度低于110℃。具体操作如前所述。 6 结束语 湖南湘潭合成化工厂的几台搪瓷反应釜及其搅拌轴，曾因剥瓷、爆瓷而破损，我们采用本文介绍的工艺对其进行修补后，使用效果比较理想。实施这种工艺，所需设备少，操作简单，占用的操作空间小，且待修补的搪瓷反应釜可在不移动位置的情况下直接操作。因此，该修补方法是修补搪瓷设备的较为理想的方法之一。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/27/2005)