石油化工管道阻燃保溫材料的研制思路構(gòu)架

吳永翠

在現(xiàn)代石油化工中，人們通常使用酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，酚醛泡沫塑料相比于傳統(tǒng)的阻燃保溫材料，如玻璃棉、巖棉無機(jī)保溫材料等，酚醛泡沫塑料耐熱溫度高、阻燃性好的優(yōu)勢完全體現(xiàn)了出來。本文圍繞酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，其研制思路展開討論，主要分析了甲醛與苯酚的配比、催化劑對樹脂性能的影響以及樹脂固含銅、固化劑、密度對酚醛泡沫塑料性能的影響。

在選擇石油化工管道阻燃保溫材料時(shí)，人們一般使用聚苯乙烯、聚氨酯和酚醛作為泡沫塑料的原材料，筆者對比分析了這三種材料性能。

附：三種不同材料的泡沫塑料性能比較

根據(jù)圖表內(nèi)容顯示，酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，它除了具有耐熱程度高、阻燃性好的特點(diǎn)外，還具有耐有機(jī)溶劑、強(qiáng)弱酸、強(qiáng)弱堿的腐蝕、抗氧化性高的特點(diǎn)。此外，傳統(tǒng)的石油管道阻燃保溫材料一旦遇火就會燃燒，并產(chǎn)生大量有毒氣體，且火焰擴(kuò)散地非?？欤欢尤┡菽芰嫌龌鹬粫a(chǎn)生少量煙霧，不會產(chǎn)生有毒氣體，著火的部分會碳化形成新的保護(hù)層。因此，傳統(tǒng)保溫阻燃材料與酚醛泡沫塑料相比，高下立判。但是酚醛泡沫塑料也存在著易脆性和閉孔率低的問題，因此，筆者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

一、實(shí)驗(yàn)材料

苯酚（99%）；甲醛（36.5%）；其他助劑；增力攪拌器；真空泵；電鼓風(fēng)干燥箱及相應(yīng)的磨具等，這些材料都是比較正規(guī)的。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

1.酚醛樹脂的合成

按比例加入苯酚、間苯二酚、甲醛和堿的水溶液，升溫并開始攪拌，在85℃下反應(yīng)四個(gè)小時(shí)左右，加入改性劑，然后用酸液調(diào)節(jié)pH值到6.8一7.2，減壓脫水，直到樹脂中的水含量符合要求，加入穩(wěn)定劑，降溫出料，出料粘度為1500一2000mPa·S（25℃）。

2.酚醛泡沫塑料的制備

在容器中按配比加入合成的酚醛樹脂、發(fā)泡劑和固化劑，攪拌均勻后迅速倒入模具中，在指定溫度下發(fā)泡并記錄時(shí)間，為了提高泡沫塑料性能還需在80一100℃熟化。

三、性能測試

酚醛樹脂的活性測定是在容器中稱好15克樹脂，將7克85%的磷酸倒入并迅速攪拌均勻，在25攝氏度左右的環(huán)境中放置，記錄達(dá)到固化的時(shí)間。需要注意的是，酚醛樹脂的粘度按GB/T2793一1995測定；酚醛樹脂的固含量按GB/T 2794一1995測定；酚醛泡沫塑料壓縮強(qiáng)度按GB/T 8813一1988測定；導(dǎo)熱系數(shù)按GB/T 3399一1989測定。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.甲醛與苯酚配比對樹脂性能的影響

甲醛與苯酚配比對數(shù)值性能的影響如下表所示：

2.固含量對樹脂性能的影響

固含量對樹脂性能的影響如圖1所示：

3.泡沫塑料密度對壓縮強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的影響

泡沫塑料密度對壓縮強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的影響如圖2所示：

五、 分析總結(jié)

1.筆者經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，苯酚/甲醛摩爾比在1：1.5-2.0較好。

2.筆者分別采用NaOH、KOH、Ba（OH）2：及Na0H與KOH的混合物做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明采用混合催化劑（NaOH：KOH=2：）l所得樹脂的可發(fā)性較好。

3、由圖1可以看出當(dāng)樹脂的固含量超過87%時(shí)，粘度太大，不易施工。綜合考慮，固含量為85%左右為好。

4.筆者使用的固化劑為有機(jī)和無機(jī)復(fù)合酸，因它是酸性物質(zhì)，對發(fā)泡影響很大。強(qiáng)酸性固化劑腐蝕性很強(qiáng)，發(fā)泡時(shí)間短，發(fā)泡不易控制。弱酸性固化劑腐蝕性小，發(fā)泡過程緩慢，時(shí)間長，容易控制。因此，固化劑一般選用強(qiáng)酸和弱酸的復(fù)合。

5.從圖2可見，密度越大，壓縮強(qiáng)度越大，但導(dǎo)熱系數(shù)也增大，隔熱性變差。在實(shí)際應(yīng)用中希望密度小、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)小，這就要綜合考慮幾個(gè)因素，確定合適配方和工藝。

結(jié)束語：

綜上所述，筆者建議人們使用酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料。另外，筆者通過實(shí)驗(yàn)研究，解決了酚醛泡沫塑料易脆性、閉孔率低的問題，同時(shí)也為石油化工管道阻燃保溫材料的研制提供了一個(gè)很好的研究思路。

參考文獻(xiàn)：

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