石油化工管道阻燃保溫材料的研制思路構架

吳永翠

在現代石油化工中，人們通常使用酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，酚醛泡沫塑料相比于傳統的阻燃保溫材料，如玻璃棉、巖棉無機保溫材料等，酚醛泡沫塑料耐熱溫度高、阻燃性好的優勢完全體現了出來。本文圍繞酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，其研制思路展開討論，主要分析了甲醛與苯酚的配比、催化劑對樹脂性能的影響以及樹脂固含銅、固化劑、密度對酚醛泡沫塑料性能的影響。

在選擇石油化工管道阻燃保溫材料時，人們一般使用聚苯乙烯、聚氨酯和酚醛作為泡沫塑料的原材料，筆者對比分析了這三種材料性能。

附：三種不同材料的泡沫塑料性能比較

根據圖表內容顯示，酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料，它除了具有耐熱程度高、阻燃性好的特點外，還具有耐有機溶劑、強弱酸、強弱堿的腐蝕、抗氧化性高的特點。此外，傳統的石油管道阻燃保溫材料一旦遇火就會燃燒，并產生大量有毒氣體，且火焰擴散地非常快；而酚醛泡沫塑料遇火只會產生少量煙霧，不會產生有毒氣體，著火的部分會碳化形成新的保護層。因此，傳統保溫阻燃材料與酚醛泡沫塑料相比，高下立判。但是酚醛泡沫塑料也存在著易脆性和閉孔率低的問題，因此，筆者進行了實驗研究。

一、實驗材料

苯酚（99%）；甲醛（36.5%）；其他助劑；增力攪拌器；真空泵；電鼓風干燥箱及相應的磨具等，這些材料都是比較正規的。

二、實驗步驟

1.酚醛樹脂的合成

按比例加入苯酚、間苯二酚、甲醛和堿的水溶液，升溫并開始攪拌，在85℃下反應四個小時左右，加入改性劑，然后用酸液調節pH值到6.8一7.2，減壓脫水，直到樹脂中的水含量符合要求，加入穩定劑，降溫出料，出料粘度為1500一2000mPa·S（25℃）。

2.酚醛泡沫塑料的制備

在容器中按配比加入合成的酚醛樹脂、發泡劑和固化劑，攪拌均勻后迅速倒入模具中，在指定溫度下發泡并記錄時間，為了提高泡沫塑料性能還需在80一100℃熟化。

三、性能測試

酚醛樹脂的活性測定是在容器中稱好15克樹脂，將7克85%的磷酸倒入并迅速攪拌均勻，在25攝氏度左右的環境中放置，記錄達到固化的時間。需要注意的是，酚醛樹脂的粘度按GB/T2793一1995測定；酚醛樹脂的固含量按GB/T 2794一1995測定；酚醛泡沫塑料壓縮強度按GB/T 8813一1988測定；導熱系數按GB/T 3399一1989測定。

四、實驗結果

1.甲醛與苯酚配比對樹脂性能的影響

甲醛與苯酚配比對數值性能的影響如下表所示：

2.固含量對樹脂性能的影響

固含量對樹脂性能的影響如圖1所示：

3.泡沫塑料密度對壓縮強度和導熱系數的影響

泡沫塑料密度對壓縮強度和導熱系數的影響如圖2所示：

五、 分析總結

1.筆者經試驗發現，苯酚/甲醛摩爾比在1：1.5-2.0較好。

2.筆者分別采用NaOH、KOH、Ba（OH）2：及Na0H與KOH的混合物做實驗，結果表明采用混合催化劑（NaOH：KOH=2：）l所得樹脂的可發性較好。

3、由圖1可以看出當樹脂的固含量超過87%時，粘度太大，不易施工。綜合考慮，固含量為85%左右為好。

4.筆者使用的固化劑為有機和無機復合酸，因它是酸性物質，對發泡影響很大。強酸性固化劑腐蝕性很強，發泡時間短，發泡不易控制。弱酸性固化劑腐蝕性小，發泡過程緩慢，時間長，容易控制。因此，固化劑一般選用強酸和弱酸的復合。

5.從圖2可見，密度越大，壓縮強度越大，但導熱系數也增大，隔熱性變差。在實際應用中希望密度小、強度大、導熱系數小，這就要綜合考慮幾個因素，確定合適配方和工藝。

結束語：

綜上所述，筆者建議人們使用酚醛泡沫塑料作為石油化工管道的阻燃保溫材料。另外，筆者通過實驗研究，解決了酚醛泡沫塑料易脆性、閉孔率低的問題，同時也為石油化工管道阻燃保溫材料的研制提供了一個很好的研究思路。

參考文獻：

[1]唐二軍，李平.石油化工管道阻燃保溫材料的研制[J].工程塑料應用，2002，09：31-33.

[2]米巖.阻燃聚氨酯泡沫復合材料的制備與表征[D].東北林業大學，2013.