“在腐蝕性環(huán)境中正在更多地使用玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)解決方案,很多情況下,F(xiàn)RP比高價(jià)合金成本更低,卻能提供至少同等的品質(zhì)和卓越的使用性能”。美國歐文斯科寧公司相關(guān)人員在今年JEC復(fù)合材料雜志上發(fā)表的一篇文章中談到。玻璃纖維增強(qiáng)材料的類型對FRP在腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)起到重要的作用。因此,必須選擇合適的FRP原材料來保證它們的耐腐蝕性能符合特定環(huán)境的要求?,F(xiàn)今市場上有多種玻璃纖維增強(qiáng)材料可供(見表1)選用正確類型的玻璃纖維將提高FRP制品的終生性能,減少失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
玻璃纖維增強(qiáng)材料在面向腐蝕性環(huán)境,要求FRP制件的力學(xué)結(jié)構(gòu),優(yōu)化耐腐蝕性能,如果選用了不合適的玻璃纖維類型,當(dāng)腐蝕性的化學(xué)品接觸纖維的時(shí)候,就會使纖維劣化,破壞樹脂粘結(jié),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能顯著降低。
* 歐文斯科寧于2007年11月收購圣戈班相關(guān)企業(yè)
在腐蝕性環(huán)境中,氣態(tài)或液態(tài)化學(xué)品可能因多種因素接觸FRP制品結(jié)構(gòu)部位的玻璃纖維,引起提前失效。這些因素包括:固化不良、擴(kuò)散、滲透、外加應(yīng)力、脆化、微裂紋、沖擊、熱梯度、壓力梯度和時(shí)間等。如何確定應(yīng)該使用何種玻璃纖維?與選擇用于某種化學(xué)環(huán)境的合適樹脂相似,必須選擇使用正確類型玻璃纖維的防腐用薄氈、防腐用短切無捻粗紗/氈和FRP制品的結(jié)構(gòu)部分。
歐文斯科寧公司發(fā)布了行業(yè)首部《玻璃纖維增強(qiáng)材料耐化學(xué)指南》以幫助最終用戶、工程設(shè)計(jì)人員和制造商為某些最常見的化學(xué)環(huán)境選擇合適的玻璃纖維類型。以下舉出幾例。
(1)氯化鐵:關(guān)于裸玻璃纖維重量損失的試驗(yàn)表明,Advantex玻璃在氯化鐵中表現(xiàn)良好,因此,起防腐作用的氈材和結(jié)構(gòu)部位應(yīng)選用Advantex玻璃。標(biāo)準(zhǔn)的E玻璃因受氯化鐵侵蝕和破壞而失去重量37%以上,故在此用途中E玻璃用于任何部分都不是好的選擇。
(2)鹽酸:由歐文斯科寧進(jìn)行的裸玻璃纖維重量損失試驗(yàn)和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)表明,與鹽酸接觸的FRP制品應(yīng)選用C玻璃做防腐薄氈,選用Advantex玻璃做防腐的短切無捻粗紗/氈和結(jié)構(gòu)部分。標(biāo)準(zhǔn)的E玻璃表現(xiàn)不良,不應(yīng)采用。
有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)推薦了用于腐蝕性環(huán)境的FRP所用玻璃類型。其中之一是“ASTMD578—玻璃纖維原絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格”第4.2.4條。此標(biāo)準(zhǔn)指出“E—CR玻璃這一名稱表示對大多數(shù)酸更具耐腐蝕性的無硼改性E玻璃組成”。國際標(biāo)準(zhǔn):ISO 2078—玻璃纖維”第4.1.1條列出了用于某些環(huán)境的玻璃類型總概念(表二)。Advantex玻璃是專利的無硼玻璃配方,在定義上屬于耐腐蝕E-CR,又屬于E玻璃。此玻璃具有以下特性:力學(xué)性能比E玻璃和E-CR玻璃更好,耐腐蝕性比E玻璃更優(yōu),符合ASTM D578 4.2.4和ISO2078標(biāo)準(zhǔn)。
很多最終用戶和工程公司正在調(diào)整其FRP規(guī)格標(biāo)準(zhǔn),他們在面向腐蝕性環(huán)境的FRP用途中脫離標(biāo)準(zhǔn)的E玻璃而采用Advantex/E-CR玻璃。由于FRP結(jié)構(gòu)依賴玻璃纖維增強(qiáng)材料的強(qiáng)度,在很多環(huán)境中使用耐化學(xué)性更好的玻璃纖維能減少風(fēng)險(xiǎn),提高總的性能。Advantex/E-CR玻璃正更加頻繁地在采礦、煙氣脫硫、化學(xué)加工、水和污水處理及很多其它工業(yè)過程中被指定使用。