[分享] 每日更新20241114【战疫纪念~2022春天～上海疫情封控】《乙烯基酯树脂及其树脂重防腐应用》更新到第五版

（1）不饱和聚酯树脂（UPR）

防腐领域采用较多的是间苯型UPR、双酚A型UPR和二甲苯型UPR，现在氯桥酸型UPR和耐蚀对苯型UPR的也多起来了。这里仅简要的介绍，更加详细的这些树脂信息，请参考沈开猷前辈编著的《不饱和聚酯树脂及其应用》（是第三版）（化工出版社，北京，2005）。

间苯型UPR，由间苯二甲酸（/酸酐）和二元醇及不饱和二元酸缩聚而成，具有较好的耐酸性、耐温性和良好的机械性能，属于中等耐蚀UPR树脂。市场上较多的是199#。但间苯UPR树脂在耐蚀纤维增强塑料（FRP）衬里领域的位置很尴尬，性价比很多时候并不高，因此实际用作耐蚀纤维增强塑料（FRP）衬里场合的并不多。

双酚A型UPR，它由4,4'-(ββ'-二羟基二丙氧苯基)-2,2'-丙烷(简称D33醇)取代二元醇而制得的一种UPR，耐蚀性较之间苯、邻苯UPR更好，且具有一定的韧性，机械性能也更好。耐酸耐氧化性介质的能力更强，耐碱尽管不乙烯基酯树脂，但较之二甲苯型UPR、间苯UPR而言，要好得多。市场上较多的是197#，3301#，3201#这些牌号。双酚A型UPR最终的耐蚀性能与D33醇的取代比例有很大关系，D33醇的成本较一般的二元醇要高很多，取代的比例大了，耐蚀性就更好，反之亦然，这也就是目前市场上双酚A型197树脂的价位相差很大的原因。高价的197不敢说D33醇一定高，但廉价的197一定是D33醇含量极低，其最终的耐蚀性能其实就和一般的间苯树脂差不多，所以要想得到较好的耐蚀性能，就必须慎重选择197树脂的供应商。耐蚀性能好的197树脂，是具有非常好的耐腐蚀性能，在很多地方完全可以取代乙烯基酯树脂使用，性价比相对于乙烯基酯树脂而言，那是要高很多，这也是目前市场上使用这类树脂量较大的一个原因。

双酚A富马酸型不饱和聚酯树脂，如典型牌号Atlac^® 382，这类树脂介于乙烯基酯树脂和双酚A型UPR之间，其耐蚀性能和机械耐热性能和目前市场通常采用富马酸、己二酸改性的乙烯基酯树脂（市面上有不少这类牌号）差不多。性价比也很高，因此市场上使用者也很多。

二甲苯型UPR树脂，典型牌号X₄₁，具有一定的耐蚀性能，但树脂的韧性和力学强度都较之197有较大的不足，更不用说和乙烯基酯树脂相比了。这种树脂生产过程中，废水特别多，且最终树脂的颜色也非常差，按照现行国家的环保政策，这类树脂是不能生产的，二甲苯不饱和树脂在长三角地区是不可能通过环保验收的，只能到环保监管比较宽松地区找工厂代工。整个市场上仅有一两个厂家在供这种树脂，并不是其它厂家做不出来，而是该树脂的性能以及综合性价比都不高，完全可以使用价格相当，耐蚀性能更好，力学性能更好的其它树脂取代它。

（2）乙烯基酯树脂（VER）

乙烯基酯树脂，分富马酸己二酸型、丙烯酸型、TDI改性前面两种类型、标准双酚A环氧型、酚醛环氧型、溴化阻燃型、高交联密度型等多种类型，相较于前面几种UPR树脂，乙烯基酯树脂的耐酸、耐碱、耐氧化性介质及有机溶剂性能都好一大截，分子式结构设计不一样，其耐温耐蚀也不一样，具体详细介绍可参考笔者主编的《乙烯基酯树脂及其应用》（化工出版社，北京，2014）。

（3）环氧树脂（EPR）

环氧树脂，采用最多的现场纤维增强塑料（FRP）衬里的是双酚A型液态环氧树脂，E-44和E-51是采用最多的了。环氧树脂纤维增强塑料（FRP）衬里最大的优势是与基材的粘结性能好，收缩小，不易脱壳。固化后的环氧树脂纤维增强塑料（FRP）衬里耐弱酸、弱碱和部分溶剂，但常温固化耐热不足，和乙烯基酯树脂和呋喃树脂纤维增强塑料（FRP）衬里相比要差。

环氧树脂催化型的固化剂（如咪唑、叔胺、酸酐等）不便于现场常温纤维增强塑料（FRP）衬里施工，多采用交联型的乙二胺、酚醛胺T31（毒性更低）。芳香族胺590#固化剂固化速度太慢，采用不多，聚酰胺固化剂是一个不错的选择。

E-44和E-51中，无机氯和有机氯杂质含量过高，会影响到最终环氧树脂纤维增强塑料（FRP）衬里的电性能。关于环氧树脂纤维增强塑料（FRP）衬里施工时加入的稀释剂，本章篇幅所限，不作详细介绍，请参考陈平编著的《环氧树脂及其应用》（化工出版社，北京，2004）。

酚醛型环氧树脂F-44和F-51在实际现场FRP衬里工程中，采用极少，主要还是因为它的施工操作性实在太差。这类环氧在涂料涂装防腐中应用比树脂重防腐中多。本章篇幅所限，不作详细介绍。

（4）酚醛树脂（PHR）

热固性酚醛树脂采用酸性固化剂进行固化，固化后的纤维增强塑料（FRP）耐温，耐酸性优良（尤其是冰醋酸），不耐碱，也不耐氧化性介质，耐乙醇、甲苯、氯苯、二氯乙烷等有机溶剂。热固性酚醛树脂在常温纤维增强塑料（FRP）成型时，采用酸性固化剂，固化过程中，会有小分子逸出，导致最终衬里层的致密性不足，抗渗性变差。本章篇幅所限，不作更多酚醛树脂的介绍，请参考黄发荣和焦杨声编著的《酚醛树脂及其应用》（化工出版社，北京，2004）。

（5）呋喃树脂

呋喃树脂，固化后，耐低浓度中低温下的酸、碱、酸碱交替、部分有机溶剂，但它非常脆，与基材粘结性能也很差，酸性固化剂导致在施工时基本都要做隔离层。本节不详述，请参见本章9.7节介绍。

由于现场纤维增强塑料（FRP）衬里成型，主要适用的树脂集中在两类：环氧树脂和乙烯基酯树脂。其他树脂即使可以用作为衬里，但相对不多，故第9.3节～第9.11节就不展开详细阐述。其中不饱和聚酯树脂的固化及施工与乙烯基酯树脂相似，直接类比即可。呋喃树脂更多是作为商品级防腐蚀胶泥出现的，由于固化和施工的特殊性，直接做纤维增强塑料（FRP）衬里常温固化施工的极少，因此不展开阐述。酚醛树脂常温固化会有水分子生成，因此基本不作为纤维增强塑料（FRP）衬里使用，故不展开。

9.3 纤维增强塑料（FRP）衬里之“纤维”

可用于纤维增强塑料（FRP）衬里的纤维，有玻璃纤维、碳纤维、合成有机纤维、麻纤维等天然纤维。

玻璃纤维，应用的最多，按成份分无碱（E型）、中碱（C型）、高碱（A型）、耐酸型（ECR型）等，按应用形式分表面毡、短切毡、方格布、连续纱、短切原丝、玻璃鳞片、多轴向织物、缝编织物、3D织物等。碳纤维在现场施工纤维增强塑料（FRP）衬里应用极少。有机纤维，常见的有聚酯纤维和芳纶纤维（Kevlar^®纤维），耐碱性和耐盐溶液性能优于玻璃纤维，耐硫酸，盐酸性能较玻璃纤维差，不含二氧化硅成份，适用与含氟介质的玻璃城衬里。目前聚酯纤维已经可以做成表面毡（工程中用到较多）、短切毡。丙纶纤维可有使用，但不多。芳纶更多是在建筑补强环氧树脂纤维增强塑料（FRP）衬里时用到。麻纤维等天然纤维，强度不如玻璃纤维、碳纤维，但柔性更好。

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图9.3-1 耐腐蚀标准纤维增强塑料（FRP）的结构示意图

按照《GB/T 3857-2017玻璃纤维增强热固性塑料耐化学介质性能试验方法》（对应《ASTM C581-15 Standard Practice for Determining Chemical Resistance of Thermosetting Resins Used in Glass-Fiber-Reinforced Structures Intended for Liquid Service》）制作的耐腐蚀标准积层板的结构如图9.3-1，适用于整体纤维增强塑料（FRP）制品防腐。

图9.3-1中，接触腐蚀介质的纤维表面毡浸渍的富树脂层的树脂含量一般达到90%以上，甚至95%。常用的纤维表面毡主要有C型或E型玻璃纤维表面毡、有机纤维表面毡（聚酯表面毡用得较多）、碳纤维表面毡，大多数在腐蚀介质接触层用到两层纤维表面毡。

图9.3-1中，耐腐蚀阻挡层主要用到的增强材料是短切毡或喷射型短切原丝。一般耐腐蚀阻挡层要求做到2.54mm～3.18mm厚，特殊情况时甚至要做到5mm厚，树脂含量在70%～80%，纤维含量20%～30%。整个树脂、表面毡、短切毡形成的致密的整体结构起到整个纤维增强塑料（FRP）设备主要的耐腐蚀功能。短切毡采用较多的是450g/m²规格的。

图9.3-1中，结构增强层主要提供整个纤维增强塑料（FRP）设备的强度。结构层中方格布和短切毡交替进行积层达到要求的厚度，整个结构层中树脂相对含量为50%～60%，纤维占比为40%～50%。在一些纤维增强塑料（FRP）设备中，结构层也经常采用缠绕的方式进行积层，这样就可以做到60%的纤维含量了。整个结构层的厚度可以根据设备的载荷强度要求而改变。

图9.3-1中，最外层也同样制造一到两层表面毡的富树脂层，最外层的富树脂层要求添加液蜡和紫外线吸收剂，有些还要求添加色浆。

（1）表面毡

表面毡（见图9.3-4）相比短切毡更为致密，表面毡增强的富树脂层的耐渗透性更好，可以防止短切毡突出的毛刺扩展到富树脂层表面以上形成毛细管效果的腐蚀通道，可以起到更好的屏障效果，而且可以避免开裂和龟裂。用得最多的玻璃纤维表面毡是C型玻璃纤维表面毡。在一些特殊场合（主要是含氟介质、次氯酸盐介质、氢氧化钠等碱性介质），会用到有机纤维，主要为聚酯涤纶纤维表面毡。聚酯表面毡的耐热温度较玻璃纤维表面毡的耐热温度要低，在氯桥酸不饱和聚酯树脂、酚醛型乙烯基酯树脂等固化放热峰温度较高的场合，聚酯有机表面毡会收缩更大，因此需要在拉铺表面毡时特别减少应力的影响。在一些腐蚀特别严重的场合，建议用多层表面毡以增加耐腐蚀性能，但表面致密度高，用多了，会阻碍表面毡下面的气泡的溢出和压赶，因此需要特别注意。

碳纤维表面毡有导电功能，其耐磨性能也较C型玻璃纤维表面毡和聚酯表面毡好很多，在一些特殊场合也会用到。其他诸如A型（高碱）玻璃纤维和ECR型（无硼无碱玻璃）玻璃纤维制造的表面毡除特定场合外用得很少，使用前也需要做耐腐蚀试验确认。

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应用于复合材料加工的聚酯纤维大多是聚酯表面毡，在拉挤、缠绕、手糊、RTM、模压和真空注射等加工工艺中都有应用。聚酯表面毡因强度、成本的局限性，多用作为辅助材料，主要具有如下特点：耐磨损性能、耐腐蚀性能（尤其对含氟介质和碱性介质）、抗紫外线性能、耐机械损伤性能、表面光洁性、高品质的表面富树脂层、保护生产过程中的模具等。

通常情况下，表面富树脂层可以通过表层涂敷来获得，但也可以通过使用聚酯表面毡来直接完成。使用表面毡还可以在以下几个方面带来便捷和优势：节省涂敷涂层时间、没有分层的危险、可形成一个精细的表层、简单而快捷的作业方式。拉挤工艺中，为了获得更加完美的表面性能，提高表面富树脂层光洁的表面效果，增强产品耐磨损性、耐机械损伤性、抗紫外线性能，保护加工过程中的模具以延长模具的使用寿命，使用聚酯表面毡是个不错的选择；缠绕工艺中，使用聚酯表面毡，可以大大提升产品的耐化学腐蚀性能，尤其是管道生产领域，在耐氢氟酸产品中获得广泛应用；手糊工艺中，使用聚酯表面毡，可以帮助提高产品的物理机械性能，提高耐腐蚀性能，尤其是耐含氟介质，改善表面粗糙度，并保护作业人员不受玻璃纤维的伤害；树脂传递模塑成型（RTM）工艺中，使用聚酯表面毡、聚酯增强毡，将提升产品的力学强度和耐腐蚀性能。

聚酯表面毡具备以下耐化学品性能：①对氧化剂具有良好的抵抗能力，对含氟介质和碱性介质的耐蚀性尤为突出；②通常情况下，能很好抵抗高温弱酸水溶液和常温下的强酸水溶液，但能被浓度为95%的浓硫酸腐蚀；③对常温下的强碱水溶液具有较好的耐腐蚀性，但能被沸腾的强碱溶液腐蚀。

聚酯表面毡与玻璃纤维（玻纤表面毡、短切毡、连续毡、多轴向布）具有很好的预复合性能。聚酯表面毡的耐热性能不足、抗皱褶不足是其最大的缺陷，为此可将玻璃纤维和聚酯纤维缝编预复合成型，制成复合纤维表面毡，满足一些特殊需求。目前，市场上典型的聚酯表面毡规格有20g/m²、30g/m²、38g/m²、45g/m²、60g/m²等几种。

（3）方格布

方格布属于连续状纤维材料，多为连续纱编织而成，单位面积的重量比短切毡大，单位面积方格布“吃”树脂量要比短切毡少。在实际作业中，多用短切毡和方格布交替积层。

（4）连续纱

大部分无捻连续纱都是卷成一个圆筒形包装的，方便连续使用。连续纱多用于缠绕成型、拉挤成型和喷射成型。