ECR玻璃纖維在耐腐蝕玻璃鋼制品中的選擇
“在腐蝕性環境中正在更多地使用玻璃纖維增強聚合物(FRP)解決方案,很多情況下,FRP比高價合金成本更低,卻能提供至少同等的品質和卓越的使用性能”。美國歐文斯科寧公司相關人員在今年JEC復合材料雜志上發表的一篇文章中談到。玻璃纖維增強材料的類型對FRP在腐蝕性環境中表現起到重要的作用。因此,必須選擇合適的FRP原材料來保證它們的耐腐蝕性能符合特定環境的要求。現今市場上有多種玻璃纖維增強材料可供(見表1)選用正確類型的玻璃纖維將提高FRP制品的終生性能,減少失敗的風險。
玻璃纖維增強材料在面向腐蝕性環境,要求FRP制件的力學結構,優化耐腐蝕性能,如果選用了不合適的玻璃纖維類型,當腐蝕性的化學品接觸纖維的時候,就會使纖維劣化,破壞樹脂粘結,導致結構性能顯著降低。
表1:玻璃類型發展史
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玻璃類型 |
發明年份 |
發明者 |
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A 玻璃 E 玻璃 C 玻璃 R 玻璃 S 玻璃 AR 玻璃 E-CR玻璃 Advantex玻璃 H 玻璃 HPG玻璃 池窯法S玻璃 |
1938 1939 1964 1965 1965 1974 1980 1996 2004 2004 2008 |
歐文斯科寧 歐文斯科寧 歐文斯科寧 圣戈班* 歐文斯科寧 歐文斯科寧 歐文斯科寧 歐文斯科寧 圣戈班* 歐文斯科寧 歐文斯科寧 |
* 歐文斯科寧于2007年11月收購圣戈班相關企業
在腐蝕性環境中,氣態或液態化學品可能因多種因素接觸FRP制品結構部位的玻璃纖維,引起提前失效。這些因素包括:固化不良、擴散、滲透、外加應力、脆化、微裂紋、沖擊、熱梯度、壓力梯度和時間等。如何確定應該使用何種玻璃纖維?與選擇用于某種化學環境的合適樹脂相似,必須選擇使用正確類型玻璃纖維的防腐用薄氈、防腐用短切無捻粗紗/氈和FRP制品的結構部分。
歐文斯科寧公司發布了行業部《玻璃纖維增強材料耐化學指南》以幫助終用戶、工程設計人員和制造商為某些常見的化學環境選擇合適的玻璃纖維類型。以下舉出幾例。
(1)氯化鐵:關于裸玻璃纖維重量損失的試驗表明,Advantex玻璃在氯化鐵中表現良好,因此,起防腐作用的氈材和結構部位應選用Advantex玻璃。標準的E玻璃因受氯化鐵侵蝕和破壞而失去重量37%以上,故在此用途中E玻璃用于任何部分都不是好的選擇。
(2)鹽酸:由歐文斯科寧進行的裸玻璃纖維重量損失試驗和應力腐蝕試驗表明,與鹽酸接觸的FRP制品應選用C玻璃做防腐薄氈,選用Advantex玻璃做防腐的短切無捻粗紗/氈和結構部分。標準的E玻璃表現不良,不應采用。
有幾個標準推薦了用于腐蝕性環境的FRP所用玻璃類型。其中之一是“ASTMD578―玻璃纖維原絲標準規格”第4.2.4條。此標準指出“E―CR玻璃這一名稱表示對大多數酸更具耐腐蝕性的無硼改性E玻璃組成”。國際標準:ISO 2078―玻璃纖維”第4.1.1條列出了用于某些環境的玻璃類型總概念(表二)。Advantex玻璃是的無硼玻璃配方,在定義上屬于耐腐蝕E-CR,又屬于E玻璃。此玻璃具有以下特性:力學性能比E玻璃和E-CR玻璃更好,耐腐蝕性比E玻璃更優,符合ASTM D578 4.2.4和ISO2078標準。
表2 ISO 2078玻璃代號
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玻璃類型 |
總概念 |
玻璃類型 |
總概念 |
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E D A C |
通用:良好電性能 良好介電性能 高堿含量 耐化學性 |
S R AR E-CR |
高力學強度 高力學強度 耐堿 用于酸環境 |
很多終用戶和工程公司正在調整其FRP規格標準,他們在面向腐蝕性環境的FRP用途中脫離標準的E玻璃而采用Advantex/E-CR玻璃。由于FRP結構依賴玻璃纖維增強材料的強度,在很多環境中使用耐化學性更好的玻璃纖維能減少風險,提高總的性能。Advantex/E-CR玻璃正更加頻繁地在采礦、煙氣脫硫、化學加工、水和污水處理及很多其它工業過程中被指定使用。










































