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乙烯基树脂浸渍电极石墨制作工艺研究

2022-07-18    来源:    作者:佚名  浏览次数:409

摘  要  为处理硝酸、氢氟酸、混酸介质换热设备选材较难、价格较高的问题,挑选耐蚀杰出的乙烯基树脂浸渍石墨具有现实意义,为我国添加了一种新式石墨浸渍剂,本文评论了浸渍与聚合工艺,为制造换热设备奠定了基础。

关键词  乙烯基树脂  浸渍  电极石墨

 1、前言

乙烯基树脂具有优良的而腐蚀功能,对氧化性酸如硝酸、铬酸的耐蚀性优胜于酚醛、呋喃、环氧和通用不饱和聚酯。在不锈钢板酸洗线中,需运用60℃,15%硝酸和5%氢氟酸混酸酸洗,混酸需经过热交换器加热,浸渍剂为氟树脂。

国内石墨浸渍剂成功用于出产中的换热设备有酚醛、呋喃、环氧等树脂浸渍剂,石墨砖板资料还运用过水玻璃、沥青等进行浸渍。为处理硝酸、氢氟酸混酸腐蚀问题,国内曾研讨过氟树脂浸渍,首要选用聚四氟乙烯树脂,不仅本钱过高,而且不易处理渗透问题,制造10m2圆柱形块孔式换热器,成功的实例较少。从现有的条件出发,咱们评论了用酚醛浸渍石墨设备装置进行乙烯基树脂浸渍条件的评论。

2、实验部分

2.1原资料挑选与功能

2.1.1石墨资料  挑选国产电极石墨,开口孔率17-18%,密度1.58,抗压强度19.9Mpa,抗拉强度2.6Mpa,抗弯强度为7.6 Mpa。

将电极石墨置于创床,加工成230×120×65mm矩形砖试样,共60根,枯燥后备用。

2.1.2乙烯基树脂  选用RRT2002型乙烯基树脂,粘度涂4杯60-80秒,凝胶时刻10-50(25℃,min),酸值<30(mgKOH/g),树脂含量59-65%(固化后苯乙烯参与反响,固含量100%)。

乙烯基树脂选用双酚A环氧树脂或酚醛环氧与甲基丙烯酸或丙烯酸加聚反响制成,也称环氧丙烯酸酯树脂,可同苯乙烯交联,运用过氧化物和钴盐做引发剂与促进剂常温下同树脂交联固化,相似不饱和聚酯树脂的交联与固化进程,现在将乙烯其树脂单独分类,不包括在不饱和聚酯树脂中,因分子结构有一定区别。但两者皆能同苯乙烯交联,在相同促进剂和引发剂作用下,常温固化。

乙烯基树脂在光引发剂作用下(如苯醌、苯偶联醚存在下),可有紫外线、电子束辐射使之固化。

BRT2002型乙烯基树脂耐化学腐蚀性如下表:


介质称号

浓度%

温度℃

耐蚀情况

硫酸

75

<40

硫酸

70

80

硫酸

25

<100

盐酸

37

60

硝酸

17

70

铬酸

30

常温

醋酸

75

<60

醋酸

25

<100

冰醋酸

99

任何

不耐

氢氟酸

20

常温

氢氟酸

7

60

次氯酸

18

60

过氧化氢

30

60

湿氯气

(水饱和气体)

80

氢氧化钠

5

<100

氢氧化钠

30

常温

氨水

(气相)

常温

氨水

(液相)

常温

不耐

乙二醇

99

<100

汽油

93#

沸腾

物理机械功能如下表:


项目

单位

成果

项目

单位

成果

抗拉强度

Mpa

40-90

冲击强度

KJ/m2

4-8

曲折强度

Mpa

120-150

玻璃化温度

120-150

抗压强度

Mpa

110-120

热变形温度

100

2.2电极石墨浸渍与聚合工艺条件评论

2.2.1浸渍设备与工艺条件挑选

(1)浸渍与聚合釜

浸渍釜为立式,直径为1200mm,高1米,内设吊装框架,用于放置电极石墨制品,设有树脂排入管,釜底设排出管,上盖设有压缩空气管,真空管和排空管。聚合釜尺度与浸渍釜容积相同,内置吊装框架,设有压缩空气管,排空管,外壁设有电加热装置,可调理温度自常温至450℃。

浸渍与聚合釜为中试出产装置,可一次浸渍石墨砖50-80块,每次可浸渍圆柱形块孔式石墨元件1-2块。

辅助设备有压缩机、真空泵、乙烯基树脂高位槽等设备。

2.2.2工艺进程

(1)浸渍工艺条件,石墨件机加工后枯燥处理,件与件之间用石墨条垫好,便每层石墨砖之间留有10mm空隙、然后按以下流程操作:

抽真空20分钟,真空度650mmHg → 吸入树脂,浸没作业外表30mm→ 抽真空30分钟,真空度650mmHg→加压20分钟,1Mpa→抽真空30分钟,真空度650mmHg→ 加压20分钟。1Mpa→ 卸压出料→ 清除外表树脂→ 放置24小时→聚合工序

经真空加压反复2~3次操作,使石墨孔隙内空气彻底排出,使树脂充分浸润石墨微细孔道内壁,并充溢树脂。

浸渍乙烯基树脂工艺与浸渍酚醛树脂并无区别。但要求浸渍剂能循环运用,不能参加固化剂防止发作快速聚合作用。

(2)聚合工艺评论。乙烯基树脂为热固性树脂,加热到一定温度,分子交联成体型结构,从液态到固态。乙烯基树脂从液态到固需较高的温度,在250℃仍为粘流态,实验数据见下表。如咱们选用的BRT2002型环氧甲基丙烯酸酯树脂参加E型改善后,在温度230℃至240℃方能彻底固化,无疑耗能过大,对其在聚合进程中排出的苯乙烯等易燃易爆气体,在较高温度与压力下(1Mp)可构成不安全危险,必须引起注重,实验成果见下表。,选用R型改善剂后,参加量低于5%,则可在130℃至140℃彻底固化,树脂循环运用40天后,粘度无改变,仍可继续运用,到达预期意图,实验成果见下表。


BRT2002乙烯基树脂加热进程形状改变

温度℃

保温时刻min

形状改变

80

30

液态,冷却至常温仍为液态

100

30

液态,冷却至常温仍为液态

150

30

液态,冷却至常温仍为粘液态

180

30

液态,冷却至常温粘稠态

220

30

液态,冷却至常温粘稠态

230

30

中部为粘液态,冷却至常温为固态,外表2mm为粘稠态

240

30

中部为粘液态,冷却至常温为固态,外表2mm为粘稠态

成果

在240℃仍未构成体型分子结构,难以应用。


参加E型改性剂乙烯基树脂加热升温进程形状改变(E参加量100%,环境温度15~25℃)

温度℃

保温时刻min

形状改变

100

30

液态

130

30

粘液态

170

30

外表2mm深粘液状,冷却常温呈固态

200

30

外表1mm呈粘流态,冷却至常温为固态

230~240

30

固态,彻底固化

树脂贮存期

40天粘度无明显改变


参加B型改性剂乙烯基树脂加热升温形状改变(R参加量5%,环境温度15-25℃)

温度℃

保温时刻min

形状改变

80

60

粘稠状

100

60

外表粘稠,冷却后呈固态

140

30

固态,聚合度>99%

树脂贮存期

40天粘度无改变,契合浸渍工艺要求


(3)聚合工艺条件,当确认参加<5%R型改性剂的BRT2002型乙烯基树脂为浸渍石墨用的树脂时,中试出产聚合条件经实验确认如下:

压力:恒压坚持1MPa至聚合结束排空降温升温速率:室温至60℃,每小时升温5℃

60-80        每小时升温3℃

80-100℃     每小时升温5℃

100-120℃    每小时升温10℃

130-140℃    坚持4小时

按此条件聚合后,石墨外表无气泡无流淌,在60-80℃温区,升温速率超越5℃/小时,聚合后外表有树脂溢出结巴现象。

2.3乙烯基树脂浸渍石墨物理机械功能与耐混酸功能测验

2.3.1乙烯基树脂浸渍石墨物理机械功能测验成果。

经自检和太原市技能质量监督局检测,乙烯基树脂浸渍石墨物理机械强度均高出酚醛浸渍石墨强度,增重率、抗渗性、浸渍深度与酚醛浸渍石墨相同,所用检测验样系用经2次浸渍聚合的矩形石墨砖按规范形状尺度经锯、刨、铣机械加工制成,首要技能指标测定成果如下表。


乙烯基树脂浸渍石墨物理机械功能测验成果

项目称号

单位

成果

补白

增重率

%

18.02

自检

抗压强度

MPa

64.5

太原市技能质量监督局

抗拉强度

MPa

14.0

太原市技能质量监督局

抗弯强度

MPa

27.0

太原市技能质量监督局

抗渗性

1MPa

30分不透

自检

浸渍深度

mm

>30

自检,所用石墨元件最小厚度为65mm,全部渗透

2.3.2耐腐蚀功能检测成果

本项目研发首要意图是为不锈钢出产酸洗工序供给耐硝酸、氢氟混酸的新式不透性石墨资料,用手制做热交换设备和替代酸洗槽酚醛浸渍装备面料用砖,为此按高于出产实际条件进行腐蚀实验,实验成果如下:

出产介质条件:15%硝酸、5%氢氟酸

              出产实际控制温度60℃

实验介质条件:17%硝酸、7%氢氟酸

              实验控制温度70℃

参加<5%改善剂乙烯基树脂热固化试样平均增重率:<0.023%,乙烯基树脂浸渍装备试样增重率:<0.048%。

耐腐蚀评定:以上两种试样彻底耐腐蚀

补白:用于浸泡试样的玻璃器皿装置,内外表涂乙烯基树脂保护,在70℃温度下长期运用,无腐蚀发作。

2.4实验成果评论

2.4.1经过以上出产实验与测验,在国内添加了乙烯基不透性石墨新产品种,浸渍与聚合工艺切实可行,物理机械功能满足制造面料资料和不透性石墨化工设备要求。

2.4.2 乙烯基树脂含有酚类阻聚剂,在无固化剂存在下,在240℃温度下,分子交联构成三度空间的体型网状结构仍然困难,若再提高温度,使浸渍工艺难以工业化出产,且有在一定不安全要素,如参加促进剂和引发剂,既便参加量很少,也使树脂粘度敏捷增大,难以循环运用,无法进行工业化出产。选用参加R型改善剂则问题迎刃而解。

2.4.3中试出产每次运用树脂量为70公斤,出产能力有限,正式投产后,树脂用量添加数倍,夏日温度最高40℃,在此条件运用R型改善剂树脂粘度改变规律和R参加量还有待进一步确认。

3、定论

选用R型改善剂在BRT2002乙烯基树脂中参加量<55,可使基树脂在130℃实疑,从液态变为液态,用于电极石墨浸渍的聚合终究温度为130-140℃,聚合彻底。在70℃硝酸、氢氟酸混酸中耐腐蚀杰出,可用于制造不透性石墨面料防腐砖板资料和石墨化工设备,这对于提高不锈钢板酸洗设备防腐蚀水平,处理换热设备国内制造质量不稳定难题奠定了基础。

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