ECR玻璃纤维特性与应用

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,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,结构特点,技术特点,ECR(E-GlassofChemicalResistance)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,24h,48h,E玻璃纤维10%盐酸浸泡不同时间后表面形态,原样,12h,48h,144h,ECR玻璃纤维10%盐酸浸泡不同时间后表面形态,ECR与E玻璃环氧棒在10%硫酸中浸泡1个月后的外观比较,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,ASTMD578-00,ISO2078-93,测试条件：样品直径：18mm;化学介质:1mol/LHNO3负载：7000Kg温度：常温25客户要求：100H测试结果（断裂时间）：1）ER增强环氧棒：512H2）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,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,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,R+,O,Ti4+,R+,Ti4+,4、ECR玻璃纤维应用,用于要求耐化学腐蚀、耐高温的领域：烟气脱硫塔/烟囱环氧绝缘子/套管蓄电池隔热板耐海水腐蚀的FRP螺纹型材化工储罐、搅拌器等过滤材料海洋造船玻璃钢化工管道、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,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,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,特别是污水管（sewerpipe）,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