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双马来酰亚胺复合材料用于脱硫烟囱防腐

国内火电机组湿法脱硫后的烟囱大都采取了防腐措施, 但实际运行效果不佳, 或多或少出现了开裂、渗漏、剥离等问题。双马来酰亚胺 (BMI) 不仅具有聚酰胺树脂的耐热性、耐湿热性的优点, 而且通过与二氨基二苯甲烷 (DDM) 改性和酚醛环氧树脂F-51配合使用, 更具有常温成膜固化、高温潜固化特点。因此, 研制出用于烟囱防腐的BMI复合材料, 经过试验及工程实践检验证明, 该材料完全可以满足我国烟囱防腐的需求。

1 BMI复合材料结构

BMI复合材料包括底层结构层、中间抗渗防腐层、防腐保护面层3部分。底层复合材料具有高渗透性, 确保与基层材料良好的粘结性。BMI基体材料的高温潜固化特性使各层结构之间相互交联锚固, 表现出持久的高附着力, 在不同的环境可以调整各层配比以满足环境的需要。

BMI复合材料由双组分组成:A组分由DDM改性BMI预聚物、预浸碳纤维、含氟橡胶弹性体、聚硅氧烷、耐酸填料等组成;B组分由耐热性F-51组成。2组分常温下混合使用。常温下DDM活性基团与F-51发生交联, 赋予BMI复合材料常规耐热、耐腐蚀性能;高温下BMI活性基团与DDM发生自聚及F-51潜固化, 使材料可耐高温。改性BMI树脂结构与BMI预聚物分子结构分别见图1、图2。

由图2可见, BMI加成型聚合反应过程中无低分子副产物放出, 容易控制, 固化物结构致密, 其基本性能取决于单元结构的碳氮杂环的性能, 以及聚合度n (20~30) 。该基本结构决定了在烟囱腐蚀的高浓度强酸环境下, 其化学结构基团不会被腐蚀降解。

BMI分子链由于芳环和酰亚胺环的存在而表现为刚性链, 具有较高的耐热性、低热膨胀系数及较高的弯曲强度。但这种刚性链结构也导致树脂具有脆性, 因此在树脂中添加了防腐和耐热性能良好的氟橡胶, 与BMI树脂进行共混。通过相分离、相反转变化或形成互穿网络 (IPN) 结构而达到增韧的目的, 从而使BMI复合材料具有较高的韧性 (图3) 。

另外, 复合材料中采用插层复合技术, 添加纳米片状填料, 形成高屏蔽阻隔效果 (图4) 。聚硅氧烷自分层技术, 形成低表面能效果 (图5) 。因无机相在纳米尺寸范围之内, 增强了有机-无机两相界面的相互作用, 使其集有机物的韧性、加工性及介电性能和无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性和屏蔽性等诸多特性于一体。


 
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