石油化工管道阻燃保温材料的研制思路构架

吴永翠

在现代石油化工中，人们通常使用酚醛泡沫塑料作为石油化工管道的阻燃保温材料，酚醛泡沫塑料相比于传统的阻燃保温材料，如玻璃棉、岩棉无机保温材料等，酚醛泡沫塑料耐热温度高、阻燃性好的优势完全体现了出来。本文围绕酚醛泡沫塑料作为石油化工管道的阻燃保温材料，其研制思路展开讨论，主要分析了甲醛与苯酚的配比、催化剂对树脂性能的影响以及树脂固含铜、固化剂、密度对酚醛泡沫塑料性能的影响。

在选择石油化工管道阻燃保温材料时，人们一般使用聚苯乙烯、聚氨酯和酚醛作为泡沫塑料的原材料，笔者对比分析了这三种材料性能。

附：三种不同材料的泡沫塑料性能比较

根据图表内容显示，酚醛泡沫塑料作为石油化工管道的阻燃保温材料，它除了具有耐热程度高、阻燃性好的特点外，还具有耐有机溶剂、强弱酸、强弱碱的腐蚀、抗氧化性高的特点。此外，传统的石油管道阻燃保温材料一旦遇火就会燃烧，并产生大量有毒气体，且火焰扩散地非常快；而酚醛泡沫塑料遇火只会产生少量烟雾，不会产生有毒气体，着火的部分会碳化形成新的保护层。因此，传统保温阻燃材料与酚醛泡沫塑料相比，高下立判。但是酚醛泡沫塑料也存在着易脆性和闭孔率低的问题，因此，笔者进行了实验研究。

一、实验材料

苯酚（99%）；甲醛（36.5%）；其他助剂；增力搅拌器；真空泵；电鼓风干燥箱及相应的磨具等，这些材料都是比较正规的。

二、实验步骤

1.酚醛树脂的合成

按比例加入苯酚、间苯二酚、甲醛和碱的水溶液，升温并开始搅拌，在85℃下反应四个小时左右，加入改性剂，然后用酸液调节pH值到6.8一7.2，减压脱水，直到树脂中的水含量符合要求，加入稳定剂，降温出料，出料粘度为1500一2000mPa·S（25℃）。

2.酚醛泡沫塑料的制备

在容器中按配比加入合成的酚醛树脂、发泡剂和固化剂，搅拌均匀后迅速倒入模具中，在指定温度下发泡并记录时间，为了提高泡沫塑料性能还需在80一100℃熟化。

三、性能测试

酚醛树脂的活性测定是在容器中称好15克树脂，将7克85%的磷酸倒入并迅速搅拌均匀，在25摄氏度左右的环境中放置，记录达到固化的时间。需要注意的是，酚醛树脂的粘度按GB/T2793一1995测定；酚醛树脂的固含量按GB/T 2794一1995测定；酚醛泡沫塑料压缩强度按GB/T 8813一1988测定；导热系数按GB/T 3399一1989测定。

四、实验结果

1.甲醛与苯酚配比对树脂性能的影响

甲醛与苯酚配比对数值性能的影响如下表所示：

2.固含量对树脂性能的影响

固含量对树脂性能的影响如图1所示：

3.泡沫塑料密度对压缩强度和导热系数的影响

泡沫塑料密度对压缩强度和导热系数的影响如图2所示：

五、 分析总结

1.笔者经试验发现，苯酚/甲醛摩尔比在1：1.5-2.0较好。

2.笔者分别采用NaOH、KOH、Ba（OH）2：及Na0H与KOH的混合物做实验，结果表明采用混合催化剂（NaOH：KOH=2：）l所得树脂的可发性较好。

3、由图1可以看出当树脂的固含量超过87%时，粘度太大，不易施工。综合考虑，固含量为85%左右为好。

4.笔者使用的固化剂为有机和无机复合酸，因它是酸性物质，对发泡影响很大。强酸性固化剂腐蚀性很强，发泡时间短，发泡不易控制。弱酸性固化剂腐蚀性小，发泡过程缓慢，时间长，容易控制。因此，固化剂一般选用强酸和弱酸的复合。

5.从图2可见，密度越大，压缩强度越大，但导热系数也增大，隔热性变差。在实际应用中希望密度小、强度大、导热系数小，这就要综合考虑几个因素，确定合适配方和工艺。

结束语：

综上所述，笔者建议人们使用酚醛泡沫塑料作为石油化工管道的阻燃保温材料。另外，笔者通过实验研究，解决了酚醛泡沫塑料易脆性、闭孔率低的问题，同时也为石油化工管道阻燃保温材料的研制提供了一个很好的研究思路。

参考文献：

[1]唐二军，李平.石油化工管道阻燃保温材料的研制[J].工程塑料应用，2002，09：31-33.

[2]米岩.阻燃聚氨酯泡沫复合材料的制备与表征[D].东北林业大学，2013.