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树脂基复合材料在燃煤电厂烟囱防腐领域的应用越来越重要。作为复合材料的基体,呋喃树脂因其优异的耐腐蚀性能以及便宜的价格一直在防腐领域起着重要的作用,但其存在工艺性差、固化度低等不足。针对这种情况,本文选用通用型环氧E-51树脂对呋喃树脂进行改性,以期得到固化度高,凝胶时间短,工艺性能好的耐腐蚀改性树脂,并对改性树脂浇铸体及复合材料的耐酸性能进行研究。
本文首先研究环氧树脂与呋喃树脂混合比例,促进剂用量以及稀释剂用量对改性树脂工艺性能及固化产物力学性能的影响,找到最佳树脂配方。对此配方制备的浇铸体进行动态机械性能测试,耐酸性测试。并测试酸液浸泡前后的红外光谱,分析其性能变化与微观结构的联系。研究结果表明,当混合比例为环氧树脂∶呋喃树脂=70∶30(wt%),促进剂添加量为1.2%时,改性树脂体系粘度为178.6mPa·s,凝胶时间为35min,工艺性能较好。同时固化物的综合性能最佳,其固化度为91.4%,热变形温度达到147.1℃,弯曲强度69.86MPa,弯曲模量为2.003GPa。耐酸性方面,强度保留率为77.3%,模量保留率为89.7%,质量变化率为1.1%。DMA研究表明,酸液浸泡后,呋喃环氧固化物的损耗峰未出现明显的双峰,说明改性树脂的耐酸性较好。而酸液浸泡后的红外光谱图发现有些基团特征峰减弱,并有SO42-根离子残留。
用改性树脂为基体制成复合材料,测试其耐酸性,从界面、质量变化率,厚度变化率以及弯曲强度保留率,弯曲模量保留率多个方面与纯环氧树脂基复合材料的耐酸性进行了比较。实验结果显示:随着在介质中浸泡时间的增加,初期复合材料的质量和厚度变化幅度很大,后逐渐趋于稳定;强度和模量保留率均下降,而呋喃环氧基复合材料耐酸腐蚀性能优于纯环氧基复合材料。
本文研究了不同类型的玻璃纤维(无碱、中碱、ECR)增强环氧改性呋喃树月旨复合材料的耐酸性。分析了在80℃、30wt%的硫酸条件下的腐蚀原因,积累了防腐蚀数据。结果表明:无碱、ECR玻纤增强的复合材料耐酸腐蚀性能明显优于中碱玻纤增强的复合材料。
最后利用温度加速模型——阿累尼乌斯方程进行最小二乘法—一元线性回归推算无碱纤维增强改性环氧树脂复合材料在25℃、30wt%硫酸介质中的使用寿命。预测的呋喃环氧基复合材料寿命N=2399.29h,其拟合系数COR=98.91245。