ECR玻璃纤维特性与应用.pptx

耐化学腐蚀玻璃纤维ECR特性与应用 韩利雄 博士 1、ECR玻璃纤维历程 ECR玻璃纤维的出现，解决了玻璃纤维在 防腐蚀领域的应用问题 20世纪 30年代 E玻璃纤维问世 性能优异 蓬勃发展 应用领域不断扩展 面临耐腐蚀性问题 ECR玻纤 诞生 20世纪 80年代 20世纪 40-70年代 ECR玻璃纤维专 利号：US3847627 化学组分重量百分比 SiO254.560 Al2O3914.5 CaO1724 MgO1.54 TiO224 ZnO/SrO/BaO15.5 Na2O+K2O1.0 生产难度大，技术要求严，制造成本高 但耐酸性能所有玻纤中最佳 苛刻环境中复合材料的首选 以E玻璃成分为基础 不含B2O3和F2 加入了14%的TiO2和ZnO 2、 ECR玻璃纤维特点 结结构特点 技术术特点 ECR(E-Glass of Chemical Resistance)是耐化学侵蚀无碱玻璃的简称 无氟无硼，生产环保性好 优异的耐酸性、耐水性、耐应力腐蚀性以及短期抗 碱性，尤其受力情况下，耐腐蚀优势更明显 力学性能提高10-15% 耐温性好，软化点比E玻璃高50左右 表面电阻大，在耐高电压方面更有优势 主要优优点 ECR玻纤力学性能 注：以上数据为ECR浸胶纱力学性能检测数据 ECR玻璃纤维耐腐蚀性能 原样6h 24h48h E玻璃纤维10%盐酸浸泡 不同时间后表面形态 原样 12h 48h144h ECR玻璃纤维10%盐酸浸泡 不同时间后表面形态 ECR与E玻璃环环氧棒在10%硫酸中浸泡1个月后的外观观比较较 E-glass ECR-glass 3、ECR玻璃纤维发展 传统ECR 生产困难，成本较高 颜色略偏黄，应用受限 生产成本降低 基本无色，应用不受限 耐腐蚀性能 极佳 改进的各类 无硼玻纤 耐腐蚀性能 有所下降 耐腐蚀性能 要求苛刻领域 一般腐蚀环境 中 ASTM D578-00 ISO 2078-93 测试测试 条件： 样品直径：18mm; 化学介质:1mol/L HNO3 负载：7000Kg 温度：常温25 客户要求：100H 测试结测试结 果（断裂时间时间 ）： 1）ER增强环氧棒：512H 2）ECR增强环氧棒：1500H 加载下测试环氧棒抗拉性能 受载荷时，ECR增强制品的耐酸优势更加明显 ECR玻璃纤维载荷下耐酸性 酸液温度80，腐蚀加速 ECR玻璃纤维载荷下耐酸性（高温加速腐蚀条件下） ECR类似产品耐酸性对比 测试条件ECR玻璃国内A国内B国外B 1mol/HNO3 常温 1500H400H500H1000H 1mol/HNO3 80 16H2H3H9H 4、 ECR玻璃纤维耐腐蚀机理探讨 E 玻璃在水中或酸性环境中被侵蚀，其实质是玻璃中金属离子的水解过程。 E玻璃腐蚀机理 因而，影响玻璃的耐腐蚀能力主要与碱金属离子的迁移能力有关。 表面金属离子水解扩散到溶液中内部离子向表面迁移继续水解 扩散 。 达到平衡 而碱金属离子的迁移能力又取决于玻璃的内部结构。 玻璃网络结构越完整、越致密，离子迁移越困难 玻璃的网络结构主要由其成分控制 成分 结构 性能 玻碱金属离子的迁移能力主要与玻璃网络结构有关。 ER玻璃中同时存在SiO4、AlO4、 AlO6、 BO4和BO3 ，网络完整程度下降，增大了离子迁移的通道。 BO3是二维层状结构，层间作用力弱； BO3易产生分相，减弱了玻璃网络体完整程度 ER玻璃中： Si B Al E玻璃在 酸性介质中 H+H+H+ 玻璃界面 R+ R+ H+H+ 酸性溶液 玻璃内部 H 玻璃界面 R+ R+ H H H H+ H 结构逐渐被破坏 H H 酸性溶液 玻璃内部 O Si和Al全部以SiO4和AlO4四面体进入玻璃网络中，结构 完整，R+迁移受限。 高电场高配位的离子，如Ti4+、Zn2+，对R+有束缚和阻碍 作用，降低了R+的迁移能力 ECR玻璃中： 因此，一定含量的TiO2和ZnO，对提高玻璃耐腐蚀性能有着重要作用； 这也是为什么真正地ECR玻纤颜色都略有偏黄的原因 Si Al ECR玻璃 酸性介质中 H+H+H+ 玻璃界面 R+ H+H+ R+ H H+ H+ 玻璃界面 H+ H R+ 胶体层 O Ti4+ R+ Ti4+ ECR 环 保 设 备 化 工 储 罐 船 艇 化 工 管 道 脱 硫 塔 电 气 设 备 4、ECR玻璃纤维应用 用于要求耐化学腐蚀、耐高温的领域： 1. 烟气脱硫塔/烟囱 2. 环氧绝缘子/套管 3. 蓄电池隔热板 4. 耐海水腐蚀的FRP螺纹型材 5. 化工储罐、搅拌器等 6. 过滤材料 7. 海洋造船 8. 玻璃钢化工管道、污水管道 ECR玻纤的典型应用 优点： 耐腐蚀性好，寿命长 造价低，维护费用小 重量轻，易安装 案例： 北京华能电厂 国华徐电等 烟气脱硫塔 大唐呼图壁热电厂 2330MW工程为国内采用 FRP材质烟囱防腐技术的 示范工程 CPIC的ECR玻璃纤维优秀 的防腐蚀性能成为FRP烟 囱原材料的不二选择 FRP烟囱 ECR的体积电阻与“E”玻 纤相当，但表面电阻要高出 一倍； ECR耐硝酸腐蚀能力更强 绝缘棒和套管 特别是污水管（sewer pipe）,能提高FRP 管道的寿命 Amiantit1980年生产的E-CR管道，在 2005年取出来检测，测试结果与理论设 计的性能曲线一致，50年的设计寿命是 可以达到的。 应用： 盐碱地用输送管道 城市污水管 （日本、欧洲明确要求使用ECR） 耐腐蚀管道 内衬层