呋喃树脂类防腐蚀材料研究应用进展.docx

由于糠醇树脂黏度较大，难于施工，因此大多数厂家在糠醇树脂中加入活性稀释剂（如糠醛）调节黏度。加入的糠 醛参与树脂的固化反应，对树脂固化后的性能并无影响。2.2 糠醇糠醛型树脂糠醇和糠醛按一定的配比在酸性催化剂作用下进行缩聚反应，然后经过加碱中和、洗盐、脱水、降温制得。姒收稿日期：2011-08-25作者简介：段春华（1976） ，女，硕士，工程师，主要从事呋喃树脂防腐材料的研究。E-mail：。7莉 莉 等 以 糠 醇 和 糠 醛 为 原 料 缩 合 开 发 了 CY-4型 呋 喃 树脂；宋延经等8以草酸为催化剂，合成了糠醇糠醛型呋喃树 脂。常杰云等9将糠醇和糠醛按照一定的配比，以有机复合 物为催化剂制备呋喃树脂。糠醇和糠醛缩聚反应见式2。呋喃树脂类防腐蚀材料研究应用进展段春华，赵希娟，王炜，郑旗（中冶集团建筑研究总院，北京 100088）2.3 糠酮树脂首先是由糠醛和丙酮在碱性介质中发生缩合反应，生 成 糠 叉 丙 酮 ， 即FA（Furfural Acetone）单 体 ，FA在 酸 性 催化剂作用下进一步缩聚，在FA分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。其反应原理10见式3、4、5。缩合反应：糠醛和丙酮在碱性催化剂作用下生成糠酮 单体：摘 要 ： 归 纳 和 评 述 了 呋 喃 树 脂 合 成 工 艺 和 应 用 进 展 ； 介 绍 了 呋 喃 树 脂 胶 泥 、 呋 喃 树 脂 玻 璃 钢和呋喃树脂混凝土；展望了呋喃树脂防腐蚀材料的发展方向。关键词：呋喃树脂；合成工艺；胶泥；应用；环保中图分类号：TQ324.1 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2012）02-0080-04若糠醛过量，可生成少量二糠叉丙酮：1前言多孔等缺陷，大大缩小了呋喃树脂的应用范围。呋喃树脂在防腐蚀领域的应用主要有呋喃树脂胶泥、 呋喃树脂玻璃钢和呋喃树脂混凝土。聚合反应：糠叉丙酮和二糠叉丙酮在酸性催化剂作用下生成糠酮树脂：呋喃树脂1是指分子结构中含有呋喃环的一类热固性树脂。它是以糠醇和糠醛为基本原料，经过不同的生产工 艺制成的。糠醛来源于农副产品，如玉米芯、棉籽壳、稻壳 等。植物纤维原料在酸性催化剂的作用下水解并进行脱水制 得糠醛。糠醛催化加氢得到糠醇。呋喃树脂固化前为棕黑色 黏稠液体，与多种树脂有较好的混溶性，自身缩聚过程缓慢，贮存期较长，常温下可贮存12年，黏度变化不大2。 固化后的呋喃树脂结构上没有活泼的官能团，不参与和 腐 蚀 介 质 的 反 应 ， 所 以 具 有 许 多 优 良 性 能 ： 耐 蚀 性 能：能耐强酸、强碱、电解质溶液和有机溶剂，但是不耐 强氧化性介质；耐热性能：可耐180200 高温，是现 有耐蚀树脂中耐热性能最好的树脂之一；阻燃性能：具 有良好的阻燃性，燃烧时发烟少；力学性能良好。但呋 喃树脂也有很大缺点，即其固化物脆性大、缺乏柔韧性、 冲击强度不高。另外，呋喃树脂的传统固化剂呈酸性，不 能用于碱性材料。固化反应生成的水会使树脂产生收缩、2呋喃树脂的合成工艺研究进展呋喃树脂是以糠醇和糠醛为基本原料，经过不同的生产 工 艺 制 成 。 糠 醛 和 糠 醇 的 位 置 上 分 别 有 醛 基 和 羟 甲 基，易发生加成缩聚反应及双键开环反应，而生成呋喃树脂3。国 内 防 腐 所 用 的 呋 喃 树 脂 有 3种 4，即 糠 醇 型 呋 喃 树 脂、糠醇糠醛型呋喃树脂和糠酮复合型呋喃树脂。2.1 糠醇树脂糠醇以无机酸（如磷酸、硫酸、盐酸等）或有机酸酐5作催化剂可进行缩聚，生成一系列的线型聚合物，聚合反 应结束后，加碱中和酸催化剂，经过脱水、降温后即得到 糠醇树脂。其主要反应见式16。砖、铸石板、花岗石块材等，用作耐腐蚀池槽的内衬、耐腐蚀地沟、耐腐蚀地面及墙裙、重防腐车间的设备基础等 部位。YJ型呋喃树脂胶泥曾用于首钢焊管厂酸洗槽内衬花 岗 石 的 砌 筑 ， 使 用 条 件 为 ： 20% 30%硫 酸 ， 温 度 90105 ， 应 用 效 果 良 好 。 武 钢 冷 轧 酸 洗 槽 的 内 防 腐 做 法 为 ：YJ型 呋 喃 树 脂 胶 泥 砌 筑 天 然 耐 酸 石 块 材 ， 使 用 条 件 为：盐酸110130 g/L，温度70 ，一次维修后的寿命长达8年之久。徐兰洲等11介绍了YJ呋喃树脂在建筑防腐工程 中的应用。据 余 波 等12报 道 ，XLZ型 呋 喃 树 脂 具 有 良 好 的 粘 接 强 度和耐热性能，并成功应用于大冶有色冶炼厂、辽阳化纤3呋喃树脂的应用我国20世纪50年代就开始将呋喃树脂胶泥应用在防腐工程中。但呋喃树脂的粘接强度低，抗渗性差，未能推广 使用。直到70年代末，武汉钢铁公司在施工中使用了联邦 德国产的呋喃树脂胶泥砌筑耐酸瓷砖效果良好。后来，冶 金部建筑研究总院成功开发了YJ型呋喃树脂，至今已成为 国内重防腐领域的首选防腐蚀材料。3.1 呋喃树脂胶泥呋 喃 树 脂 胶 泥 主 要 用 途 为 砌 筑 耐 腐 蚀 块 材 ， 如 耐 酸080粘接杂志社 咨询电话8076 传真址：081粘接杂志社 咨询电话8076 传真E-mail:网址：E-mail:综 述研 究 报 告 及 专 论应 用 技 术译 文新 专 利研 究 报 告 及 专 论综 述应 用 技 术译 文新 专 利由于糠醇树脂黏度较大，难于施工，因此大多数厂家在糠醇树脂中加入活性稀释剂（如糠醛）调节黏度。加入的糠 醛参与树脂的固化反应，对树脂固化后的性能并无影响。2.2 糠醇糠醛型树脂糠醇和糠醛按一定的配比在酸性催化剂作用下进行缩聚反应，然后经过加碱中和、洗盐、脱水、降温制得。姒莉 莉 等 7以 糠 醇 和 糠 醛 为 原 料 缩 合 开 发 了 CY-4型 呋 喃 树 脂；宋延经等8以草酸为催化剂，合成了糠醇糠醛型呋喃树 脂。常杰云等9将糠醇和糠醛按照一定的配比，以有机复合 物为催化剂制备呋喃树脂。糠醇和糠醛缩聚反应见式2。2.3 糠酮树脂首先是由糠醛和丙酮在碱性介质中发生缩合反应，生 成 糠 叉 丙 酮 ， 即FA（Furfural Acetone）单 体 ，FA在 酸 性 催化剂作用下进一步缩聚，在FA分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。其反应原理10见式3、4、5。缩合反应：糠醛和丙酮在碱性催化剂作用下生成糠酮 单体：若糠醛过量，可生成少量二糠叉丙酮：聚合反应：糠叉丙酮和二糠叉丙酮在酸性催化剂作用下生成糠酮树脂：砖、铸石板、花岗石块材等，用作耐腐蚀池槽的内衬、耐腐蚀地沟、耐腐蚀地面及墙裙、重防腐车间的设备基础等 部位。YJ型呋喃树脂胶泥曾用于首钢焊管厂酸洗槽内衬花 岗 石 的 砌 筑 ， 使 用 条 件 为 ： 20% 30%硫 酸 ， 温 度 90105 ， 应 用 效 果 良 好 。 武 钢 冷 轧 酸 洗 槽 的 内 防 腐 做 法 为 ： YJ型 呋 喃 树 脂 胶 泥 砌 筑 天 然 耐 酸 石 块 材 ， 使 用 条 件 为：盐酸110130 g/L，温度70 ，一次维修后的寿命长达8年之久。徐兰洲等11介绍了YJ呋喃树脂在建筑防腐工程 中的应用。据 余 波 等12报 道 ，XLZ型 呋 喃 树 脂 具 有 良 好 的 粘 接 强 度和耐热性能，并成功应用于大冶有色冶炼厂、辽阳化纤3呋喃树脂的应用我国20世纪50年代就开始将呋喃树脂胶泥应用在防腐工程中。但呋喃树脂的粘接强度低，抗渗性差，未能推广 使用。直到70年代末，武汉钢铁公司在施工中使用了联邦 德国产的呋喃树脂胶泥砌筑耐酸瓷砖效果良好。后来，冶 金部建筑研究总院成功开发了YJ型呋喃树脂，至今已成为 国内重防腐领域的首选防腐蚀材料。3.1 呋喃树脂胶泥呋 喃 树 脂 胶 泥 主 要 用 途 为 砌 筑 耐 腐 蚀 块 材 ， 如 耐 酸081粘接杂志社 咨询电话8076 传真E-mail:网址：研 究 报 告 及 专 论综 述应 用 技 术译 文新 专 利学 术 论 文ACADEMIC PAPER综述公司等防腐施工中。李宏伟等13在铅烟气制酸设备的进气膨胀节被腐蚀穿孔后，在200 以上不停产的状态下用呋 喃树脂胶泥成功进行防腐修补。呋喃树脂胶泥的施工温度要求在15 以上，低于此温 度树脂不能正常固化。为使呋喃树脂能够在较低的温度下施工，马忠亮等14采用新合成的固化剂，可以使呋喃树脂 在常温下缩短固化时间，在低温下也可以固化。低温下呋 喃树脂的固化性能、粘接强度和体积稳定性均符合技术要 求。刘福云等15经初步研究，使呋喃树脂胶泥的使用温度 可降至-5 。段春华等16研制了环保型呋喃树脂胶泥，通 过向呋喃树脂液中加入助剂可有效遮蔽呋喃树脂的刺激性 气味；向呋喃粉料中加入无毒、无味的特种填料，使之成 为环保型呋喃粉料，进而制得环保型呋喃树脂胶泥。3.2 呋喃树脂玻璃钢玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）是发展较早的一种 复合材料。呋喃树脂玻璃钢是由防腐蚀纤维材料、呋喃树 脂、呋喃树脂玻璃钢粉按照一定的工艺固化而成，主要用 于制作整体玻璃钢槽罐、地沟、设备基础的整体面层和块 材面层的隔离层等。尤莲华等17介绍了YJ呋喃树脂玻璃钢的应用。郭永华 等18比较了2种呋喃树脂玻璃钢的性能。葛茂宝等19利用呋 喃树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙二胺、丙酮等原 料，研制开发出复合树脂玻璃钢。该玻璃钢具有强度高、 使用寿命长、耐温、耐腐蚀、抗渗透性能强的特点，可广 泛用于工业建筑物和钢结构的防腐工程以及高层建筑地下 室的防水、防潮工程。雷文20研发了内衬用呋喃树脂，结 构层使用不饱和聚酯的大型呋喃/聚酯玻璃钢储罐，该储罐 具有良好的耐芳烃溶剂腐蚀的性能。葛美珍等21利用呋喃 树脂和环氧树脂各自具备的优良性能，将2者以一定比例混 合 后 ， 研 制 出 环 氧 呋 喃 玻 璃 钢 制 品 。 该 产 品 防 腐 性 能 增 强 ， 制 品 的 弯 曲 、 拉 伸 等 力 学 性 能 得 到 了 提 高 。 陈 继 平拉伸强度提高了15.5%，弯曲强度最高提高了14.4%。杜拉纤维的最佳掺量为0.70.9 kg/m3，并对杜拉纤维的增强 机理进行了初步分析。曾先锋24介绍了呋喃树脂混凝土整 体地面在贵溪冶炼厂的应用和施工技术。杨锐等25研究了 呋喃树脂混凝土的力学性能，介绍了呋喃树脂混凝土在电 解槽方面的应用情况。4发展趋势从目前呋喃树脂合成工艺来看，聚合反应速度快，树脂黏度大，控制树脂黏度的手段需要进一步改进；从工程 应用来看，主要问题是挥发性物质及粉料等都会对环境造 成 不 同 程 度 的 污 染 。 所 以 今 后 应 在 以 下 方 面 加 大 研 发 力 度：1）改进呋喃树脂生产工艺，提高生产效率。2）进一步降低树脂中挥发物的含量，以减少对操作 环境的污染。3） 寻 找 呋 喃 树 脂 的 新 型 活 性 稀 释 剂 ， 降 低 树 脂 黏 度。4）研制树脂合成反应的新型高效催化剂。5）提高树脂反应活性，减少酸性固化剂用量。 结合呋喃树脂防腐蚀材料的开发，进一步研究探索呋喃树脂固化反应机理，寻找新型的环保型固化体系。参考文献1张大厚.防腐蚀复合材料及其应用M.北京:化学工业出版 社,2006.255-272. 2陈东生.呋喃树脂的改性及其用作导电涂料的研究D. 3张 力 平.糠 醛 及 其 衍 生 物 合 成 树 脂 的 应 用 与 展 望J.林 产 工业,1997,24(6):1-3. 4呋喃树脂防腐蚀工程技术规程S.CECS01:2004.5傅 中 林 .合 成 糠 醇 树 脂 的 新 型 催 化 剂 J.科 研 与 开 发,2002(4):29-30. 6李宗猛.呋喃树脂硬化反应的研究J.粘接,1998(1):1-6. 7姒莉莉,孟庆文.CY-4呋喃树脂的研制与应用J.四川化工 与腐蚀控制,2000,3(4):14-17. 8宋延经,郭并宝,金四清,等.糠醇糠醛型呋喃树脂的合成与 胶泥的应用J.化学建材2005,21(4):39-40.9常 杰 云 ,张 续 柱 .一 种 高 粘 结 强 度 的 TJ呋 喃 树 脂 的 研 制 J.华北工学院学报,1995,16(2):176-181.10王 德 堂,夏 先 伟,王 峰,等.低 粘 度 热 固 性 糠 酮 树 脂 的 合 成 新工艺研究J.江苏化工,2008,36(5):35-38.11徐兰洲,尤莲华,宋波.YJ呋喃树脂在建筑防腐工程中的应22研究发现以m m 7030配合耐蚀性能更优越。环 氧呋 喃环氧-呋 喃玻璃钢在常温80 循环的腐蚀环境中有着更佳的耐蚀性能，为某些对防腐有特殊要求的工作环境提供 了耐蚀材料。3.3 呋喃树脂混凝土呋喃树脂混凝土可用于地面踢脚板、墙裙、池槽、地 坑等部位的防腐蚀以及整体面层和花岗石块材面层的砌筑 材料。文献21介绍了YJ呋喃树脂混凝土是由YJ呋喃树脂、YJ呋 喃树脂混凝土粉及耐腐蚀的粗 细骨料组成。曾海燕等23在呋 喃树脂混凝土中掺入不同体积分数的杜拉纤维后，其劈裂082粘接杂志社 咨询电话8076 传真E-mail:网址：综 述研 究 报 告 及 专 论应 用 技 术译 文新 专 利用J. 工业建筑,1991(9):32-34.12余 波 ,张 金 岱 .XLZ型 呋 喃 树 脂 及 其 应 用 J.腐 蚀 与 防 护,1999,20(2):81-82.13李 宏 伟 .呋 喃 树 脂 胶 泥 防 腐 修 补 在 高 温 环 境 下 的 应 用 J.全面腐蚀控制,2004,18(1):46-48. 14马忠亮,姚爱琴,刘艳秋.呋喃树脂低温固化性能测试J.华 北工学院学报,1998(2):73-75.15刘 福 云,周 海 玲,万 平 玉,等.呋 喃 树 脂 低 温 固 化 性 能 的 研 究J.全面腐蚀控制,2003(2):41-43. 16王东林,张剑.基础设施腐蚀研究及防护技术M.北京:化 学工业出版社,2009. 17尤莲华,宋波,徐兰洲.YJ型呋喃树脂玻璃钢及其应用J.玻 璃钢/复合材料,1988(5):15-18. 18郭永华,吴锦添.糠醇树脂玻璃钢性能和化工贮罐的制造 J.腐蚀与防护,1995(6):277-279.19葛茂宝,吴存虎.复合树脂玻璃钢防腐在尿素造粒塔中的应用J.小氮肥,1999(2):12-13. 20雷文.大型呋喃/聚酯玻璃钢储罐的研制J.玻璃钢/复合 材料,2000(3):40-42.21葛 美 珍.环 氧 呋 喃 玻 璃 钢 制 品 的 研 制J.玻 璃 钢/复 合 材 料,2000(2):35-37.22陈 继 平 .环 氧 呋 喃 玻 璃 钢 耐 蚀 性 能 探 讨 J.全 面 腐 蚀 控 制,2004,18(4):36-39. 23曾海燕,晏石林.杜拉纤维增强呋喃树脂混凝土的力学性 能研究J.混凝土,2004(5):49-50. 24曾先锋.呋喃树脂混凝土整体地面在贵溪冶炼厂的应用 和施工技术J.腐蚀与防护,2005(9):385-387.25杨 锐,晏 石 林,张 炎,等.呋 喃 树 脂 混 凝 土 的 力 学 性 能 及 其 应用J.混凝土,2005(2):80-85.Application and progress of corrosion resistant materials based on furan resinsDUAN Chun-hua,ZHAO Xi-juan,WANG Wei,ZHENG Qi(Central Research Institute of Building and Construction,MCC Group Engineering Material institute,Beijing100088,China)Abstract：The progress of synthesis techniques and applications of the furan resins were summarized and reviewed.The furan resin corrosion-resistant mortars,furan resin based glass fiber binding compositions and concrete were introduced.The development trends and application perspectives for furan resins in the future were forecasted.Key words：furan resin;synthetic technique;motar;application;environment protection朗盛：环境友好颜料受青睐在 涂 料 展 上 ， 朗 盛 旗 下 的 无 机 颜 料 部 （IPG）和 材 料 保 护 品 部 （MPP），全 面 展 示 了 面 向 油 漆 和 涂 料 行 业 的 环 境 友 好 型 颜 料 及 杀 生剂产品系列。朗盛无机颜料业务部重点展示了拜耳乐和Colortherm系列产品及其定制解决方案。这些产品具备出色的耐光性、耐候性和耐化学 性，且加工工序环保，可广泛应用于船舶涂料、工业用漆、家用涂料、建筑涂料和着色剂领域。其 中 ， 拜 耳 乐943引 起 了 专 业 观 众 的