楊明平¹ 彭榮華¹ 胡忠于¹ 彭 軍²
(1．湘潭工學院，湖南省湘潭市 411201；2．湘潭合成化工廠，湖南省湘潭市 411202)

摘要: 環氧樹脂E-20用有機硅樹脂進行改性后，配以適宜的增韌劑，填料及固化劑對搪瓷反應釜進行修補，修補后的搪瓷反應釜可耐300℃，且對除強氧化劑氯磺酸和硝酸外的其他酸堿有較強的抗蝕作用。

關鍵詞: 搪瓷反應釜 環氧樹脂 膠粘劑 修補技術

1 前言
環氧樹脂是含有環氧基團的高分子聚合物的統稱，以其制成的膠粘劑對玻璃、陶瓷、鋼材等，都具有很好的粘接力。我們從1996年就開始進行以環氧樹脂膠粘劑修補搪瓷反應釜的實驗研究，收到了一定的效果。現將改性環氧膠粘劑的配制及對搪瓷反應釜的修補工藝介紹如下，以供同行參考。
2 改性環氧樹脂膠的配制
2.1 制備有機硅樹脂
先將質量份數為58.5的二苯基二氯硅烷，11.5份的二甲基二氯硅烷和6份的硼酸加入玻璃反應器中，在N2氣體保護下，不斷攪拌，并將溫度控制在85～90℃反應70 min；然后滴加質量比為1：2的對苯二酚和正丙醇配制的溶液11份，滴加完畢后，在90℃恒溫反應95 min，最后用13份甲醇稀釋得到的淺棕色透明膠體即為有機硅樹脂。
2.2 制備聚乙烯醇縮丁醛溶液
將質量份數為12的聚乙烯醇，49份的乙醇和39份的正丁醇加入玻璃反應器中，攪拌并升溫至65℃時滴加鹽酸(質量濃度為36%)。當反應液的pH值達到1.5～3.5時，停止加酸；將溫度控制在65～75℃，再反應約3.5 h，并不斷攪拌；當反應液呈無色透明體時即為反應終點，從而制得聚乙烯醇縮丁醛溶液。
2.3 制備改性環氧膠粘劑
將質量份數為30的有機硅樹脂在玻璃反應器中攪拌升溫至50℃，依次加入質量比為l：1的環氧樹脂(E—20)與二甲苯配制的溶液60份和7.5份的聚乙烯醇縮丁醛溶液，不斷進行攪拌，并將溫度控制在50～60℃，反應60 min，即得淺棕色透明粘性液體。降溫至室溫時依次加入1～1.5份填料和固化劑(雙氰胺)1份，攪拌均勻(約10min)即為改性環氧膠粘劑。
注意：所用填料是細度為120目的輝綠巖粉，修補用的底層膠至面層膠中的填料量應逐層減少。
3 修補工藝過程
3.1 搪瓷破損面的處理
用改性環氧樹脂修補反應釜，成敗皆取決于環氧樹脂與搪瓷反應釜破損面的粘接效果。而膠粘劑對被粘物表面的完全濕潤，則是獲得高粘接強度的必要條件。合理地粗化被粘物表面，使之形成新的表面層，可提高膠粘劑的濕潤程度，同時還可有效增加粘接面積，并且有鑲嵌的效果，以實現高強度的粘接。我們對破損面的處理步驟如下：
(1) 將待修補的搪瓷反應釜清洗干凈；
(2) 用氧-乙炔火焰烘烤破損處至200℃(可用表面溫度計測量)。烘烤時應緩慢升溫，且頻繁移動火焰，防止升溫急劇或升溫不勻而引起爆瓷；
(3) 待自然冷卻至常溫后，用角向砂輪或砂紙打磨破損面，交叉反復進行，將暴露的金屬表面磨平，將搪瓷面(應較破損面稍大一點)磨毛；
(4) 將破損面上的灰塵清理干凈后，再用無水乙醇清洗干凈．晾干待用。
3.2 修補過程
(1) 將待粘面升溫至180℃保溫10 min，升溫不宜過急且要均勻，以免爆瓷。然后將配制好的改性環氧膠粘劑(底料)用噴槍以0.4 MPa的壓力噴涂在待粘面；
(2) 再升溫至180 ℃，保溫10min，再重復上述操作。如此噴涂5遍，可得到0.3～0.5 mm厚的修補層。最后在180℃下保溫30min；
(3) 淬火處理。這是關鍵的一步，溫度把握不好或處理不當，則會引起修補層翹曲變形。我們得出的最佳淬火條件是：待修補面溫度從保溫狀態自然冷卻至150℃左右時，用毛刷蘸淬火液交叉涂刷修補層，達到室溫后為止，淬火液為沸騰態食用植物油(芥子油、豆油均可)。
4 修補面的耐腐蝕性能
試樣為DN200mm的搪瓷法蘭蓋，經表面打磨后用上述工藝噴涂了一層約0.5mm厚的改性環氧膠粘劑。試驗按HG5-282-79標準規定的程序進行，測定的結果見表1。
表1 改性環氧膠粘劑層的腐蝕試驗
   介質    質量份    介質狀態    腐蝕速度mg/(cm²·4h)
  鹽  酸     36        沸騰          0.08
  硫  酸     40        沸騰          0.10
  硫  酸     75        沸騰          0.12
  磷  酸     50        沸騰          0.08
  磷  酸     85        沸騰          0.10
  硝  酸     10        沸騰          0.35
  硝  酸     30        沸騰          0.76
  甲  酸     50        沸騰          0.06
  甲  酸     85        沸騰          0.07
  氫氧化鈉   30        沸騰          0.18
  氯化鈉     20        沸騰          0.05
從表1中的試驗數據可以看出，改性環氧樹脂膠粘劑涂層具有良好的耐腐蝕性能。
5 影響修補層質量的主要因素
5.1 環氧樹脂的選擇及用量
環氧樹脂的種類繁多，其分子質量的差異也較大，而分子質量的大小對其與有機硅樹脂反應過程和縮聚產物的性能有較大的影響。因為環氧樹脂分子質量越大，縮聚反應越難進行；環氧樹脂分子質量越小，縮聚產物耐熱性能提高的幅度就越小，且受熱后容易破壞。據此，我們選用了分子質量適中的雙酚A型環氧樹脂E—20，作為被改性的樹脂基料。
環氧樹脂E—20在縮聚體中的比例越小，修補層的耐溫性能就越好，但修補層的粘接強度就越差。當環氧樹脂E—20與有機硅樹脂的質量比為40：60時，修補層室溫剪切強度為15.4 MPa；比例為50：50時，修補層室溫剪切強度達到20.5 MPa。為使修補層既具有良好的耐溫性能，又具有良好的粘接強度，我們選用的比例為50：50。
5.2 增韌劑的影響
環氧樹脂基料的主要缺點是膠層脆，沖擊和剝離強度較差。向環氧樹脂固化體系中引入高分子質量的彈性體，對于改善膠粘劑的韌性效果最佳。
增韌劑選擇的恰當與否，直接影響到膠粘劑的粘接強度。對改性環氧樹脂膠粘劑來說，選擇聚乙烯醇縮丁醛作增韌劑，是因其分子質量高，可提高膠層的內聚強度，使膠層韌性增大，有利于提高膠層的沖擊強度和剝離強度；同時，又因其分子結構中含有羥基，能和有機硅樹脂與環氧樹脂縮聚體中的羥基進一步進行縮聚反應，形成立體網絡分子結構，這樣除了可提高膠層韌性外，又可提高膠層的耐溫性能。
5.3 淬火溫度的影響
通常，耐酸搪瓷反應釜耐冷沖擊的溫度≤110 ℃，如果向處于180 ℃的修補層噴灑低于110℃的液體，則有可能發生爆瓷現象。因此，我們采用在降低修補層溫度的同時，也提高淬火液溫度的方法，以使搪瓷面能夠承受的冷沖擊溫度低于110℃。具體操作如前所述。
6 結束語
湖南湘潭合成化工廠的幾臺搪瓷反應釜及其攪拌軸，曾因剝瓷、爆瓷而破損，我們采用本文介紹的工藝對其進行修補后，使用效果比較理想。實施這種工藝，所需設備少，操作簡單，占用的操作空間小，且待修補的搪瓷反應釜可在不移動位置的情況下直接操作。因此，該修補方法是修補搪瓷設備的較為理想的方法之一。