酚醛树脂防腐技术
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
酚醛树脂具有优良的耐酸性，耐多数盐类及某些溶剂，耐热性能优于环氧类材料，是工业生产与应用最早的树脂，也是砖板衬里工程中应用最广泛的树脂之一。由于酚醛树脂采用酸性固化剂干燥固化，所以不适用于碱性介质，也不能直接使用于水泥等碱性基面，金属基面，需要预涂环氧底涂料作为隔离层。随着防腐技术的发展，目前通过对酚醛树脂的改性，酚醛树脂已经由限于适用酸性介质的单一品种发展成为耐酸、耐碱、导热、耐溶剂等多品种防腐树脂材料。
酚醛树脂重防腐工程主要以树脂玻璃钢及衬里胶泥为主。酚醛树脂可耐除氧化性酸（浓硫酸、浓硝酸）以外的几乎所有的无机酸和大部分的有机酸，耐大部分中性盐或者酸性盐类，耐汽油、苯、等溶剂，耐苯乙醇、二氯乙烷介质，不耐胺类化合物、芳香醛类介质，更不耐碱性介质（如氢氧化钠、碳酸钠、氨水等）；但是以α、γ-二氯丙醇改性后，在20%以下的氢氧化钠中可以使用。常温下耐≤70硫酸、耐任何浓度的盐酸、耐≤85磷酸、耐≤10硝酸、耐≤20%铬酸、耐≤40%氢氟酸、耐任何浓度的醋酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、油酸等，耐盐及部分溶剂。
酚醛胶泥是重防腐衬里工艺的主要材料，由酚醛树脂，固化剂，粉料及稀释剂组成。防腐施工中常用的酚醛胶泥树脂是指热固性酚醛树脂；固化剂有苯磺酰氯，NL，硫酸乙酯，对甲基苯磺酸和石油磺酸，不同的固化剂对树脂固化程度也不一样，目前使用最普遍的固化剂就是苯磺酰氯（固化反应稳定，固化物性能好；但是有刺激性烟雾，毒性较大），NL（新型低毒，固化物力学性能及耐蚀性能良好）；粉料有石英粉、瓷粉、石墨粉、硫酸钡粉、辉绿岩粉等，与环氧树脂相比较，酚醛树脂对粉料的质量要求非常高，因为酚醛固化剂为酸性物质，如果粉料中含有铁质及碳酸盐杂质，这些杂质就会与酸性固化剂发生化学反应，反应生成的氢气和二氧化碳就会释放出来，使得胶泥起泡起鼓，导致固化物的强度大幅度下降。因此，选择酚醛树脂耐酸粉料应该是精制或者酸洗处理过的高纯度粉料；另外如辉绿岩铸石粉含铁质多，对酚醛树脂具有缓凝的作用，所以酚醛胶泥中的粉料一般不选择辉绿岩铸石粉。常用粉料粒度在80-160目之间，要求干燥无污染。酚醛胶泥常用的稀释剂是乙醇，纯度>95%，其他如甲醇、苯甲醇、丙酮也可以作为酚醛树脂的稀释剂，但是性价比和健康安全性方面没有乙醇好。酚醛胶泥的传统配比是酚醛树脂100：乙醇0-15：苯磺酰氯8-10或者NL固化剂6-10：耐酸粉料150-200，配好的胶泥必须在0.5-1.0h内用完。施工现场配制胶泥时应将酚醛树脂和固化剂放入清洁干燥的胶泥搅拌机中充分搅拌，再缓缓加入耐酸粉料，边加粉料边搅拌，保持液料粉料混合均匀，并且不夹生，具有很好的施工操作性能。当腐蚀介质为氢氟酸时，不得使用石英粉、瓷粉等含硅粉料，而是使用硫酸钡粉、石墨粉等，所有胶泥粉料耐酸率必须>98%。酚醛树脂可以与环氧树脂、呋喃树脂、有机硅树脂进行改性，能够极大的提高其物理、机械、化学性能；如果与糠醇树脂混合后可以改善酚醛树脂胶泥的耐碱性能，与有机硅树脂混合可以提高酚醛胶泥的耐热性能（已成功的用于耐热250℃的烘箱中）。根据实际施工经验，酚醛树脂与其他树脂进行混合改性的比例一般是7:3或者6:4，就能够获得综合性能比较理想的胶泥。酚醛胶泥与耐酸砖、板、浸渍石墨板粘结强度高，与铸石板粘结强度低，而以瓷粉、铸石粉为填料的胶泥力学性能好，以石墨粉、硫酸钡粉为填料的胶泥机械强度不高。所以，配制胶泥时应该根据实际施工环境及工况条件和要求选择各种粉料。
酚醛胶泥衬里施工时，需要对基层进行处理，如水泥砂浆或者混凝土基层打磨，对钢铁表面除锈，符合衬里要求后用环氧底涂打底（涂刷两遍低料），干燥固化后，使用环氧腻子修补、找平坑洼缺陷之处，再用酚醛树脂胶液铺贴纤维布做成玻璃钢隔离层，最后在隔离层上面进行砖板或者花岗岩块材衬里。衬里工艺方法通常使用揉挤法或者座浆法，并按照设计要求和相关标准规定进行施工，具体工艺方法和常规的耐酸砖花岗岩砌衬工艺方法一样，在此不在累述。酚醛胶泥现场施工温度以15-30℃为宜，湿度<80%，如果原料温度低于环境温度应进行预热措施。酚醛胶泥施工后可在15-30℃环境中自然固化养护20-25天，如果需要加温可以按照一定的升温速度进行（20-40℃48h，40-60℃4h，60℃8h，60-80℃4h,80℃8h，80-60℃4h，60-20℃自然降温）。上文所涉及到的衬里隔离层，就是酚醛树脂玻璃钢层，其施工要求的基层表面处理方式及和酚醛胶泥衬里方式和要求基本相同，所用的环氧树脂底涂料也是一样，不同的就是胶液配制时耐酸粉料添加量比胶泥少很多。酚醛玻璃钢腻子料配制比例为酚醛树脂100：乙醇0-15：苯磺酰氯8-10或者NL固化剂6-10：耐酸粉料120-180（贴布用胶料只有15或者根本就不添加）。酚醛玻璃钢施工时大部分采用手糊法，笔者建议采用手糊法中的间断法而不是连续法，原因就是酚醛树脂含水量大，固化过程中又有小分子逸出，不容易固化干燥。酚醛玻璃钢贴布工艺方法与普通玻璃钢贴布方法一样，当腐蚀介质有氢氟酸存在时纤维布应该选择有机布，如涤纶布，碳布等纤维布。铺贴时尽量让酚醛树脂液浸透布眼，同时赶尽气泡，保持胶料饱满，在贴完最后一层布后，应再涂刷一层酚醛树脂胶液（隔离层还需抛撒粒径为0.7-1.2㎜的耐酸砂，便于衬里时增加与耐酸砖板机花岗岩的粘结力）。当酚醛玻璃钢需要热处理时，加热温度必须防止局部过热，热处理与时间关系是(常温固化>24h，常温-40℃2h，40℃4h，40-60℃2h，60℃6h，60-80℃4h，80℃14h，80-常温缓慢冷却，每小时下降15℃)，热处理时特别需要注意防火防爆，不允许采用明火加热。重防腐衬里中的酚醛胶泥，酚醛玻璃钢层施工完毕后，为延长其使用寿命和耐腐蚀效果，笔者建议应该搁置一段时间进行熟化养护，不得立即投入使用，期间严禁淋雨，撞击，划伤及受到其他化学品的污染，最大程度发挥其防腐功效。
酚醛树脂及其改性树脂以其优异的耐酸、耐盐及耐热、耐溶剂等优良性能与呋喃树脂、水玻璃成为衬砌耐酸砖板、花岗岩板、不透性石墨板、酚醛混凝土、玻璃钢等重防腐工程经典的衬里及填缝材料。以酚醛树脂制成的胶泥和玻璃钢在化肥工业、冶金工业、酸洗工业、化工厂、联碱及其他重防腐领域被大量应用，是性价比均优的重要的传统防腐材料。酚醛胶泥及玻璃钢层在实际使用时应该注意不能与水泥砂浆、混凝土和水玻璃材料、钢铁等表面直接接触，必须使用环氧树脂打底隔离；不得用于强氧化性酸、碱性介质及酸碱交替的工况环境；当使用于氢氟酸或者氟硅酸防腐时，纤维布及粉料不得使用含硅材料，可以使用如涤纶布、碳布，硫酸钡粉、石墨粉等材料；通常使用温度<120℃；酚醛玻璃钢通常做为隔离层，一般不作整体面层使用。 虽然酚醛树脂具有诸多的优良的防腐性能及便宜的价格；但是其固化物的脆性、施工时的毒性、耐碱性、对粉料的纯度要求高、固化速度慢、颜色单调、耐候性差、收缩率高、易吸潮等缺点限制了其更广泛的应用。笔者相信，随着酚醛树脂技术的进步及其改性材料的发展，以上缺陷将会得到大大改善，而且酚醛树脂胶泥及酚醛树脂玻璃钢的应用也将不限于简单的衬里及混凝土重防腐工程，而是外延至更深的更广的其他非防腐应用领域。
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