ECR玻璃纤维特性与应用

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

ECR玻璃纤维专利号：US3847627

2、 ECR玻璃纤维特点

  ECR(E-Glass of Chemical Resistance)是耐化学侵蚀无碱玻璃的简称

  技术特点

  ▶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

  主要优点

  ▶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

  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

  E玻璃纤维10%盐酸浸泡不同时间后表面形态

  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

3、ECR玻璃纤维发展

   ECR玻璃纤维载荷下耐酸性

加载下测试环氧棒抗拉性能

   测试条件：

    ▶样品直径：18mm;化学介质:1mol/L HNO3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：5~12H2）ECR增强环氧棒：>1500H

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（高温加速腐蚀条件下）

酸液温度80℃，腐蚀加速

   ECR类似产品耐酸性对比

4、ECR玻璃纤维耐腐蚀机理探讨

   E玻璃腐蚀机理

   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。

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。

   ▶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：

   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

   ECR玻璃中：

   ▶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

   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

4、ECR玻璃纤维应用

   ECR玻纤的典型应用

   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

   烟气脱硫塔

   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

    FRP烟囱

     ▶大唐呼图壁热电厂2×330MW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

    绝缘棒和套管

     ▶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

    耐腐蚀管道

     ▶特别是污水管（sewer pipe）,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、欧洲明确要求使用ECR）

    耐化学品储罐

     ▶内衬层要用ECR表面毡；

     ▶结构层要用ECR直接纱和方格布。

（来源：重庆国际复合材料股份有限公司 韩利雄博士）