耐腐蚀玻璃钢试验方法及评定

      玻璃钢自1932年在美国出现以来，至今已有五十多年历史，得到了迅速广泛地应用，在各种性能数据及测试方法等方面已积累一定的经验。国内在玻璃钢物理机械性能测试方法已制订有相应国家标准，为设计选用玻璃钢材料提供统一标准。但近年来耐腐蚀玻璃钢应用发展很快，由于其特殊性，至今尚未制订统一的耐腐蚀性能测试方法。尽管玻璃钢在耐腐蚀领城方面已显示其优越性，但各单位进行耐腐蚀测试的数据差异甚大，没有相对可比性。化工部曾在75年组织有关单位开展各种耐腐蚀玻璃钢性能测试方法的工作。取得一些进展。 目前国内在耐腐蚀方面大量应用的树脂是，环氧树脂，酚醛树脂，改性呋喃树脂，近几年来，双酚A聚脂树脂应用发展较快，乙烯基酯树脂也已开发试用，有着广阔的发展前途，有利于大型化玻璃钢化工设备的推广应用。   
 

     目前，在手糊法制品中主要使用环氧树脂，双酚A聚酯树脂，改性呋喃树脂，模压制品中主要使用是酚醛树脂，土建防腐及设备内衬防腐中主要是环氧树脂，酚醛树脂，呋喃树脂，耐腐蚀玻璃钢应用越来越广泛，但如何正确地、合理地选择耐腐蚀玻璃钢材料是一个很突出的问题。国外新型树脂开发，就有相应的各种耐腐蚀性能数据，可供选材参考。但国内树脂生产、科研部门，往往只管试制，耐腐蚀性能数据却往往引用国外有关数据，测试条件不明，数据混淆不清。而有些科研部门发表的耐腐蚀数据，因试验条件不一致，试样制备及解质状况与实际情况有差异，既无可比性，又没有可选择性。如以E-44环氧树脂为例，环氧树脂浇铸体数据多，而环氧玻璃钢数据少环氧层压板有数据。而手糊法环氧玻璃钢缺乏数据土建防腐规范组化了数年时间进行环氧/乙二胺常温固化体系试验，而中温热固化体系试验（对设备来言十分重要的）未进行试验。又如双酚A聚酯玻璃钢进行了中碱布，化学处理布耐腐蚀试验，但缺乏表面毡/玻璃布复合结构耐腐蚀试验。呋喃树脂玻璃钢的耐腐蚀性能数据更是看法不一，差异甚大

1.1耐腐蚀试验方法介绍

      目前国内所有单位进行的腐蚀试验方法各异，性能数据也有差异，均是静态浸泡腐蚀试验方法及有关数据。为了有利于各单位相对比较数据，有利于正确地选择材料，制定统一的，较为合理的玻璃钢耐腐蚀方法是十分必要。据了解国内现有下列几种腐蚀试验方法。

1.2短期重量变化评定法

      此方法浸泡时间短，为28天腐蚀数据，取样时间快，测定评定方法以目测及重量变化为主。由于简易快速，目前主要用于建筑防腐玻璃钢内衬设备方面。但此方法数据可靠性差，浸泡时间太短。抗弯强度的变化及影响较小。 等级 试件外观 溶液颜色 重量变化 弯曲强度保留率 耐 无变化 无变化或梢有变化 ≯+0.03 -0.009g/cm2 80% 尚耐 树脂微溶，表面粗糙，光泽消失 梢有变化 ≯+0.045 -0.015g/cm2 70% 不耐 起泡，脱皮，分层，疏松 有明显变化 +0.045 -0.015g/cm2 70%四级评分法（北京师范大学化学系3301#腐蚀研究） 重量变化（%） 强度保留率（%） 等级 100-102 95-100 十分耐 102-110 85-95 耐 110-115 80-85 尚耐 115或95 80以下不耐.

2.质量指数评分法（Q.I）

       随着玻璃钢化工设备的应用广泛，因实际使用的情况与测定方法有所差别，仅以一个指标的数据是确定"耐不耐"是不全面的，为此，从全面质量管理综合法提出Q、I质量指数评分法，来决定此设备能否长期运用的标准，尽管此方法较全面，但方法较繁琐，在国外已开始实行此评定方法 Q.I 质量指数评分法 Q.I 评价 9-10 优 7-9 良 5-7 可 5 不耐 其中：Q.I=（A+B+C+D）/4式中：A- 6个月后的弯曲强度指数B- l年后的弯曲强度指数C- 1年后的硬度指数D- l年后的外观指数指数的确定 弯曲强度指数 硬度指数 外观指数 弯曲强度变化率（%） 指数A，B 硬度变化率（%） 指数C 外观变化 指数D 0-10 10 0-10 10 无变化，仅颜色变化 10 10-20 9 10-20 8 21-30 8 21-30 6 光泽变化，表面有裂纹
    3 31-40 4 31-40 5 41-50 4 40以上 0 裂纹表面脱落，起泡，凸起 0 51-60 4 60以上 0 3.长期浸泡综合评定法 此万法浸泡时间较长，以6个月浸泡时间为最少评定时间，一般达1年左右。因为玻璃钢的扩散渗透机理证明，解质渗透有相当的时间才能达到内层。评定的内容以综合三项指标为主（即试件及解质的外观，重量变化，抗弯强度保留率）。对抗弯强度保留率有不同的看法，一般认为1年后其保留率为50%，作为耐与不耐的界限。但在实际选用时，以不同的龄期绘制变化趋势曲线来综合评定，被认为是较好的评定方法。 等级 试件及介质外观 重量变化 弯曲强度保留率 耐 无明显变化 失重≦-0.5%或增重+3.0% 60% 尚耐 梢有变化 失重≦-0.5-3.0%或增重+3.0+8.0% 50-60% 不耐 有明显变化 失重-3.0%或增重+8.0% 50% 塑料三级评定方法（化工设备设计手册.3） 等级 增重 失重 弯曲强度保留率 耐 ≦3.0% 0.5% 85% 尚耐 3.0-8.0% 0.5-3.0 85-70% 不耐 8% 3.0% 70% SPI一级评定方法：1年，弯曲强度保留率大于50%评定：耐。ASTM评定方法：浸泡30、90、180、360天，测定厚度、硬度、弯曲强度变化率，作曲线，根据变化趋势综合评定

      目前制定的耐腐蚀试验方法有二种目的，一种方法是作为生产制造部门筛选不同类型玻璃钢配方的依据。它可作为玻璃钢生产制造部门出厂的检验标准，具有相对可比性，但并不能作为使用部门选择玻璃钢材料的最终依据，更不能说明在此试验条件下可以长期使用的依据。属于此方法是静态浸泡短期试验（如塑料腐蚀度试验）。此方法重复性好，试验设备要求简单，测试方法可以快速进行，外界影响因素考虑少，试验解质可选择几种代表性的。玻璃钢用此方法时主要是以可行性，最佳化选用为目的，以期获得最佳配方及最佳固化制度。对玻璃钢试样要求简单，试样边缘也可以不必用树脂封边处理。另一种方法是作为使用部门正确选择材料能否长期使用为依据。属于这种方法的是静态长期浸泡试验，动态应力腐蚀试验法。数据分散大，试验时间长，试验因素考虑多（加温度梯度、解质流动性，应力状态等），试样及试验条件应尽量模拟实际使用情况。当然，由此方法得出的试验数据有较好的使用可靠性，是使用部门选材的重要依据，但决不是唯一依据，还需要与现场实际使用参照后综合评述得出结论。因为在实际使用中影响因素更多，如解质溶液组成的变化，杂质的含量，应力状态分布不均匀。 国内现有的玻璃钢腐蚀试验方法（以上介绍的腐蚀试验方法）均是开展静态浸泡法，试验时间有短期及长期之分，但试验条件均是静态的，试验条件与实际情况仍有较大的差异，有的单位在试样制备上作了相应改进，如封闭处理，大板取样法，因此试验方法有待于进一步改进。建议今后开展长期动态腐蚀试验方法。

 4.2腐蚀试验试样的制备问题

       现有三种试样制备方法，一种方法是直接制备小件试样（尺寸按测定性能试验方法要求而定），制作简单，浸泡方便，但与实际差异较大，试样各方面都受到解质浸泡影响，这种试样有封边及不封边之分，封边试样虽可减少腐蚀面，但对数据的离散性较大，往往封边树脂易剥落。此试样在试制配万时可以使用。第二种方法是大板取样法，即大板浸泡试验后，按测试性能要求制备相应小尺寸的试样，此方法有一定典型性及代表性，试样主要是二面受解质腐蚀影响，与实际情况有所接近，试样重复性好，但浸泡试验及取样方法较麻烦，操作要求较高。第三种方法是小方盒或小圆体内部解质浸泡法，即模拟实际使用情况制备小圆体或小方盒试块，内部浸泡腐蚀解质，然后取样，此方法更为实用化，因此试块是单面浸泡解质。当然试验工作量比较大。

 4.3腐蚀试验用原材料

      目前各单位对树脂的耐腐蚀性能研究很多，也发表了一些有关数据，但对于玻璃钢的耐腐蚀性能研究不多，甚至有的仅列出测试数据不予评价，由使用部门自行去考虑。有的单位还片面地提出以树脂的耐腐蚀性取代玻璃钢的耐腐蚀性。为了正确地得到可靠的腐蚀性能，对玻璃钢的原材料选择必须有所统一，否则数据差异很大。 对于树脂，应分别对聚酯、酚醛，环氧/不同固化剂体系提出要求，对于玻璃钢纤维，应考虑耐蚀复合结构层，有耐蚀表面层。对于不同腐蚀解质应选用相应的玻璃纤维（中碱或无碱）及表面化学处理剂，进行不同类型原材料体系的腐蚀试验。

 4.4腐蚀试验后的测定项目

       腐蚀试验后的测定项目应予统一。一般对于玻璃钢应有下列几项：（1）试样外观（2）解质外观（3）力学性能，弯曲强度，弯曲弹性模量，巴柯尔硬度，玻璃纤维含量。并尽量以图表列出表示，可以看出变化趋势。这里应指出，重量变化率过去有些单位采用，是引用塑料试验方法而来的，对于玻璃钢而言，重量变化率影响因素多，虽然测定时方便，但数据准确性误差较大。对于弯曲弹性漠量的测定仍是必要的，尤其在对于有些溶剂解质而言，由于溶剂的渗透起增塑效应，树脂变软，有时玻璃钢弯曲强度仍很高，而弯曲弹性模量却有相当的下降。目前，极大部分单位未测定弯曲弹性模量是不全面的。

 4.5腐蚀试验的时间及温度

      由于玻璃钢的腐蚀渗透有一定时间，在进行腐蚀试验时必须按不同龄期分别取样，如1个月，3个月，6个月，9个月，1年快速腐蚀试验也至少要浸泡6个月以上，才能大致看出变化趋势，试验温度可分别列出室温。50℃、70℃、100℃，根据不同的树脂，不同的使用温度要求选择相应的试验温度。

 4.6腐蚀评定标准

     腐蚀评定标准是个复杂的问题，各国均没有统一的看法，而且差异也很大，有时从评定标准来看是不耐的，因实际使用上却安全使用数年，应该说，从评定标准来看，是属偏严的，"耐不耐"并不等于表示 用不用，"耐"的一般"可用"，"不耐"并不表示在实际上"不能用"，而与实际情况有关（如设备的要求使用期限，设备的重要程度），用静态试验得出的评定标准仅是参考，但往往会造成一种误解，因此，有的单位采用质量指数法综合评价，也有的单位以动态腐蚀变化曲线来判定其长期使用可靠性。腐蚀评定标准与腐蚀试验方法也有关，不同的试验方法，评定的范围有区别，而不是千篇一律的。因此，提出腐蚀评定标准必须慎重，要按照玻璃钢在长期实际应用中参照有关标准提出确实可行的判断标准。