CN107057514B - 一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥及其制备方法 - Google Patents

一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，以重量份计，包括如下组分：阻燃型树脂40‑60份、玻璃鳞片17‑23份、添加剂1‑2份、改性硅酸铝纤维8‑11份、改性Nd2Zr207陶瓷粉末6‑8份、纳米级二氧化钛5‑7份，阻燃剂3‑5份、偶联剂1‑2份，固化剂1‑2份，促进剂0.6‑1.3份，所述添加剂包括悬浮剂和消泡剂，悬浮剂和消泡剂的重量比2:1。通过向玻璃鳞片胶泥中添加改性硅酸铝纤维、改性Nd2Zr207陶瓷粉末等组分，克服了现有玻璃鳞片胶泥粘接强度低，韧性低，抗冲击能力差，使用寿命短等缺陷，同时配合其本身及阻燃剂的阻燃特性，使玻璃鳞片胶泥在整体上具有优异的阻燃效果，阻燃等级达到B1级别，氧指数达到35，UL‑94为V‑0级别，尤其适用于火电厂脱硫防腐工程中。

Description

一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥及其制备 方法
技术领域
本发明涉及玻璃鳞片胶泥技术领域，特别涉及一种用于火电厂脱硫防腐的具有阻燃功能的玻璃鳞片胶泥及其制备方法。
背景技术
火电厂脱硫玻璃鳞片胶泥主要由乙烯基酯树脂、玻璃鳞片、促进剂、颜料及助剂等组成，主要特性为：扁平状的玻璃鳞片在树脂中重叠排列成鱼鳞状，形成致密的防渗透涂层，对水、酸、碱、部分溶剂及其它一些特殊化学介质具有优异的抗渗透性，并且通过有序分散的鳞片分散松弛衬里层固化成型时所产生的残余应力，从而克服了传统衬里技术的介质渗透及残余应力的破坏腐蚀时效两大问题，广泛用于烟气脱硫系统的吸收塔、烟道内。
但是，当前应用最多的乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥存在较大不足，例如，粘接强度低，韧性低，抗冲击能力差，使用寿命短等，中国专利CN106479327A公开了一种乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥涂料，该专利从常温固化角度出发，通过在玻璃鳞片胶泥中加入自制的低收缩剂，使涂料在维持良好的耐热温度条件下，能够有效减小内应力，增加底漆和基材的粘结强度，使得固化收缩率大大降低，进而有效解决鳞片胶泥衬里在设备应用过程中的脱落的问题，然而造成玻璃鳞片胶泥粘接强度低的主要因素不止上述一点，仅仅通过降低固化收缩率的方式来解决粘接强度低的问题，其显然缺乏时效稳定性，当玻璃鳞片胶泥的低韧性，低的抗冲击能力等问题得不到解决，其在受到多种外来因素刺激时（例如冷热交变、热流冲击等外来因素），其依然容易发生脱落，进而导致使用寿命短等问题。
同时，现有使用的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥都不具有阻燃的功能，根据实际使用统计发现，火电厂烟气脱硫系统的吸收塔和净烟道等脱硫设备设施内发生火灾时，涂布在衬里的玻璃鳞片胶泥因为温度急剧升高而燃烧，加剧了脱硫设备的烧损，给火电厂造成较大的损失，中国专利CN106280285A公开了一种阻燃型玻璃鳞片胶泥，其技术要点在于，通过添加阻燃纤维和各种助剂，提高了玻璃鳞片胶泥的氧指数，进而使火焰传播速度变慢，具有自熄性，然而，该专利依然没有彻底解决玻璃鳞片胶泥燃烧的问题、所添加的碱性氢氧化镁及氢氧化铝阻燃剂在火电厂脱硫酸性腐蚀环境下易被腐蚀，鳞片胶泥易被破坏，而且，该专利并没有解决玻璃鳞片胶泥的低粘接强度、低韧性，低的抗冲击能力等缺陷，使得在遭遇火灾时，极易发生成片脱落的现象，进而使阻燃效果大大降低。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于火电厂脱硫防腐的具有阻燃功能的玻璃鳞片胶泥及其制备方法，通过向玻璃鳞片胶泥中添加改性硅酸铝纤维、改性Nd2Zr207陶瓷粉末和纳米级二氧化钛，从本质上改善玻璃鳞片胶泥的韧性和抗冲击力能力，提高玻璃鳞片胶泥的粘接强度，达到延长其使用寿命的目的，同时，搭配上阻燃剂，在火灾发生时，粘接在吸收塔和烟道等脱硫设备设施内的涂层不易被点燃，具有良好的阻燃性能。
本发明采用的技术方案如下：一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，以重量份计，包括如下组分：阻燃型树脂40-60份、玻璃鳞片17-23份、添加剂1-2份、改性硅酸铝纤维8-11份、改性Nd2Zr207陶瓷粉末6-8份、纳米级二氧化钛5-7份，阻燃剂3-5份、偶联剂1-2份，固化剂1-2份，促进剂0.6-1.3份，所述添加剂包括悬浮剂和消泡剂，悬浮剂和消泡剂的重量比2:1。
在本发明中，改性硅酸铝纤维能够在玻璃鳞片胶泥中形成不规则的纤维网，能够为玻璃鳞片胶泥中的各物质提供可依附点，增强玻璃鳞片胶泥的韧性和抗冲击能力，进而使玻璃鳞片胶泥在受到烟气的热冲击下，具有一定的缓冲吸能特点，进而改善其因此而产生的涂层脱落的问题，有效提高玻璃鳞片胶泥粘接强度的稳定性；改性Nd2Zr207陶瓷粉末作为增强剂，其不仅能够提高玻璃鳞片胶泥的化学稳定性和强度，其具有的优异的热障作用能够使涂层更耐高温，使玻璃鳞片胶泥在高温下依然具有较高的强度；纳米级二氧化钛的引入主要是为了在玻璃鳞片胶泥的表面形成致密的表层，这样不仅能够提高玻璃鳞片胶泥的粘接强度，进一步解决涂层脱落的问题，同时还可以防止涂层表面凝结的具有腐蚀性的液滴的渗入，进一步提高玻璃鳞片胶泥的抗渗入能力，同时，致密的表层能够有效阻止火焰对涂层内部的过烧，进而使涂层不易被点燃。
更进一步地说，在阻燃方面，阻燃树脂作为阻燃的第一道防线，遇火受热发生分解反应生成自由基Br-，自由基Br-又与高分子材料反应生成溴化氢，溴化氢与活性很强的OH-自由反应，一方面使得Br再生，另一方面使得OH-自由基浓度减少，使燃烧的连锁反应受到抑制，从而阻止鳞片胶泥燃烧；阻燃剂作为阻燃的第二道防线，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生，热解时，阻燃剂还形成了黑色的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用，同时，与可燃物一起促进交链成炭，降低可燃物的分解温度，产生不燃气体来稀释可燃气体、降低燃烧条件。
进一步，阻燃树脂是阻燃改性的酚醛树脂或者阻燃改性的乙烯基树脂。
进一步，阻燃改性的酚醛树脂能耐180℃的高温，阻燃改性的乙烯基树脂能耐120℃的高温。
进一步，改性Nd2Zr207陶瓷粉末由硅烷偶联剂在80℃下于去离子水中改性反应3h后制得。
进一步，改性硅酸铝纤维经过硅烷偶联剂在70℃下于去离子水中改性反应6h后制得，其中硅烷偶联剂为有机基改性硅氧烷。
进一步，改性硅酸铝纤维由长硅酸铝纤维和短硅酸铝纤维按质量比为2:1组成，其中，长硅酸铝纤维的单丝直径为100-120μm，长径比为40-45：1，短硅酸铝纤维的单丝直径为50-60μm，长径比为40-45：1。通过长短共混的方式可以在玻璃鳞片胶泥中形成具有三维网状结构的硅酸铝纤维网，即以长硅酸铝纤维为主网架，以短硅酸铝纤维为搭接桥梁，在涂料中硅酸铝纤维能够更好地形成上下连续不间断的三维纤维网，配合改性Nd2Zr207陶瓷粉末和纳米级二氧化钛的作用，其不仅能够在玻璃鳞片胶泥中形成致密的三维高强度涂层，使外界腐蚀性物质不易渗入涂层内，提高玻璃鳞片胶泥的抗渗入能力，其形成的三维立体结构具有优异的弹性吸能和牵扯能力，能够大幅提高玻璃鳞片胶泥的抗冲击力能力，提高其韧性，使玻璃鳞片胶泥热裂倾向降低，玻璃鳞片胶泥不易产生龟裂脱落现象。
在本发明中，玻璃鳞片为20目玻璃鳞片和80目玻璃鳞片按照重量比为3:4的比例混合得到，以更好地为玻璃鳞片胶泥提供抗渗入特性。
进一步，阻燃剂选自磷系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或者多种，其中，磷系阻燃剂的状态为液态，氮系阻燃剂的状态为固态。
进一步，本发明的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按各组分的配比量准备物料，备用；
步骤2、将阻燃树脂与阻燃剂混合并搅拌均匀，备用；
步骤3、将各组分置于捏合机中搅拌混合均匀，即得到半成品；
步骤4、将固化剂及促进剂按照顺序添加到半成品中，并用四脚式气动搅拌器搅拌均匀，施工使用，固化后即可。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过向玻璃鳞片胶泥中添加改性硅酸铝纤维、改性Nd2Zr207陶瓷粉末和纳米级二氧化钛，从本质上改善玻璃鳞片胶泥的韧性和抗冲击力能力，进而提高了玻璃鳞片胶泥的粘接强度，克服了现有玻璃鳞片胶泥粘接强度低，韧性低，抗冲击能力差，使用寿命短等缺陷，同时，配合其本身及阻燃剂的阻燃特性，使玻璃鳞片胶泥在整体上具有优异的阻燃效果，阻燃等级达到B1级，氧指数达到35，UL-94达到V-0级别，优于现有的阻燃玻璃鳞片胶泥，尤其适用于火电厂脱硫防腐工程中。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，以重量份计，包括如下组分：阻燃树脂40-60份、玻璃鳞片17-23份、添加剂1-2份、改性硅酸铝纤维8-11份、改性Nd2Zr207陶瓷粉末6-8份、纳米级二氧化钛5-7份，阻燃剂3-5份、偶联剂1-2份，固化剂1-2份，促进剂0.6-1.3份，所述添加剂包括悬浮剂、促进剂和消泡剂，悬浮剂和消泡剂的重量比2:1。
在上述中，阻燃树脂是阻燃改性的酚醛树脂或者阻燃改性的乙烯基树脂，其中，阻燃改性的酚醛树脂能耐180℃的高温，阻燃改性的乙烯基树脂能耐120℃的高温，阻燃树脂优选为阻燃改性的乙烯基树脂，Nd2Zr207陶瓷粉末优选为具有烧绿石结构的Nd2Zr207陶瓷粉末，阻燃剂由磷系阻燃剂及氮系阻燃剂的一种或多种混合组成，其中，阻燃剂优选由三氯乙基磷酸酯和三聚氰胺混合得到，偶联剂优选为硅烷偶联剂，消泡剂可以为BYK-070消泡剂或者为BYK-555消泡剂，优选为BYK-070消泡剂，固化剂优选为过氧化甲乙酮，促进剂优选为辛酸钴液。
在上述中，改性Nd2Zr207陶瓷粉末由硅烷偶联剂在80℃下于去离子水中改性反应3h后制得。
在上述中，改性硅酸铝纤维经过硅烷偶联剂在70℃下于去离子水中改性反应6h后制得，其中硅烷偶联剂为有机基改性硅氧烷。
在上述中，改性硅酸铝纤维由长硅酸铝纤维和短硅酸铝纤维按质量比为2:1组成，其中，长硅酸铝纤维的单丝直径为100-120μm，长径比为40-45：1，短硅酸铝纤维的单丝直径为50-60μm，长径比为40-45：1。
在上述中，玻璃鳞片为20目玻璃鳞片和80目玻璃鳞片按照重量比为3:4的比例混合搅拌均匀得到。
更进一步地说，本发明的用于火电厂脱硫防腐的玻璃鳞片胶泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按各组分的配比量准备物料，备用；
步骤2、改性Nd2Zr207陶瓷粉末的制备，用硅烷偶联剂KH-550在80℃下改性150目Nd2Zr207陶瓷粉末，并在去离子水中改性反应5h后制得改性Nd2Zr207陶瓷粉末；
步骤3、改性硅酸铝纤维的制备，将长硅酸铝纤维和短硅酸铝纤维按质量比为2:1的比例在混料机中混合均，其中，长硅酸铝纤维的单丝直径为100-120μm，长径比为40-45：1，短硅酸铝纤维的单丝直径为50-60μm，长径比为40-45：1，然后将混合均匀后的硅酸铝纤维用硅烷偶联剂KH-550在去离子水中处理硅酸铝纤维8h，得到改性后的硅酸铝纤维；
步骤4、将阻燃树脂与阻燃剂混合搅拌均匀，备用；
步骤5、将各组分置于捏合机中搅拌混合均匀，即得到半成品；
步骤6、将固化剂及促进剂按照顺序添加到半成品中，并用四脚式气动搅拌器搅拌均匀，施工使用，固化后即可。
为了更好地说明本发明的玻璃鳞片胶泥，下表1给出了5个具体地实施例，应当理解，表1给出的实施例并不应成为本发明的限制性因素。
表1 玻璃鳞片胶泥的配方
注：上表中的数值的单位为重量份；阻燃树脂为阻燃改性的酚醛树脂，阻燃剂由三氯乙基磷酸酯和三聚氰胺按1:1的比例均匀混合得到。
通过表1制得的玻璃鳞片胶泥的主要性能参数如表2所示：
表2：
注：耐火等级按GB8624-2012《建筑材料的燃烧等级分级》测定；氧指数按GB/T8924—2005《纤维增强塑料燃烧性能试验方法 氧指数法测定》；UL94为美国防火标准。
由上表可以得出，本发明的玻璃鳞片胶泥的拉伸强度达到39.3-51.5MPa，抗弯强度达到49.7-53.9MPa，粘接强度达到16.2-16.8 MPa，冲击强度达到6.8-7.2 KJ/m2，具有良好地粘接性能和抗冲击性能，形成的涂层的韧性好，不易开裂脱落，在进行耐冷热循环性（30次以上）后，无开裂、起泡、脱落现象，由此可以说明，通过向玻璃鳞片胶泥中添加改性硅酸铝纤维、改性Nd2Zr207陶瓷粉末和纳米级二氧化钛，能够从本质上改善玻璃鳞片胶泥的韧性和抗冲击力能力，进而能够克服现有玻璃鳞片胶泥粘接强度低，韧性低，抗冲击能力差，使用寿命短等缺陷。同时，通过对玻璃鳞片胶泥进行耐火试验测定得到，本发明的阻燃型玻璃鳞片胶泥为B1级别，氧指数为35，UL94为V-0，涂层本身不易被点燃，具有优异的阻燃性能，因此，本发明的玻璃鳞片胶泥在阻燃、粘接强度、韧性和抗冲击能力上，均优于现有的玻璃鳞片胶泥，尤其适用于火电厂脱硫防腐工程中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：阻燃树脂40-60份、玻璃鳞片17-23份、添加剂1-2份、改性硅酸铝纤维8-11份、改性Nd2Zr207陶瓷粉末6-8份、纳米级二氧化钛5-7份，阻燃剂3-5份、偶联剂1-2份，固化剂1-2份，促进剂0.6-1.3份，所述添加剂包括悬浮剂和消泡剂，悬浮剂和消泡剂的重量比为2:1。
2.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，阻燃树脂是阻燃改性的酚醛树脂或者阻燃改性的乙烯基树脂。
3.如权利要求2所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，阻燃改性的酚醛树脂能耐180℃的高温，阻燃改性的乙烯基树脂能耐120℃的高温。
4.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，改性Nd2Zr207陶瓷粉末由硅烷偶联剂在80℃下于去离子水中改性反应3h后制得。
5.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，改性硅酸铝纤维经过硅烷偶联剂在70℃下于去离子水中改性反应6h后制得，其中硅烷偶联剂为有机基改性硅氧烷。
6.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，改性硅酸铝纤维由长硅酸铝纤维和短硅酸铝纤维按质量比为2:1组成，其中，长硅酸铝纤维的单丝直径为100-120μm，长径比为40-45：1，短硅酸铝纤维的单丝直径为50-60μm，长径比为40-45：1。
7.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，玻璃鳞片由规格为20目玻璃鳞片和80目玻璃鳞片按照重量比为3:4的比例混合得到。
8.如权利要求1所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥，其特征在于，阻燃剂选自磷系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或者多种，其中，磷系阻燃剂的状态为液态，氮系阻燃剂的状态为固态。
9.一种如权利要求1-8之一所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按各组分的配比量准备物料，备用；
步骤2、将阻燃树脂与阻燃剂混合搅拌均匀，备用；
步骤3、将各组分按照顺序置于捏合机中搅拌混合均匀，即得到半成品；
步骤4、将固化剂及促进剂按照顺序添加到半成品中，并用四脚式气动搅拌器搅拌均匀，施工使用，固化后即可。
10.如权利要求9所述的用于火电厂脱硫防腐的阻燃型玻璃鳞片胶泥的制备方法，其特征在于，制得的阻燃型玻璃鳞片胶的阻燃级别达到B1，氧指数达到35，UL94达到V-0级别。
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