1、 前言

銅電解槽是電解法精煉金屬銅的關(guān)鍵裝置，對(duì)其防腐蝕效果的好壞決定著生產(chǎn)的正常與否。在70-80年代，隨著玻璃鋼新技術(shù)在我國(guó)的興趣，利用它具有良好的界面粘接性能、耐蝕性能、絕緣性能及絕熱性能作用，將其引入電解槽防腐蝕中，并取得了良好的效果，目前我司基本上采用高性能乙烯基酯防腐蝕樹(shù)脂，迄今為止，我們采用的不同生產(chǎn)廠家及類(lèi)型的乙烯基酯樹(shù)脂防腐蝕材料進(jìn)行技術(shù)比較。

2、 防腐蝕基體樹(shù)脂的選用

 2.1  目前國(guó)內(nèi)一些廠家采用雙酚A型不飽和聚酯樹(shù)脂來(lái)制作電解槽防腐蝕內(nèi)襯，其突出特點(diǎn)是具有良好的耐腐蝕性和耐溫性，但這是雙酚A型不飽和樹(shù)脂的脆性較大，容易在受力作用下受損，隨著樹(shù)脂材料合成技術(shù)的發(fā)展，目前一些生產(chǎn)廠家逐漸采用乙烯基酯樹(shù)脂來(lái)代替雙酚A型不飽和聚酯樹(shù)脂。

2.2 由丙烯酸與環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行開(kāi)環(huán)酯化反應(yīng)而得到的產(chǎn)物稱(chēng)之為乙烯基酯樹(shù)脂，已溶于苯乙烯溶液，其工藝性能和不飽和聚酯樹(shù)脂相似，化學(xué)結(jié)構(gòu)又和環(huán)氧樹(shù)脂相近，并且由于乙烯基酯樹(shù)脂較通用型不飽和樹(shù)脂的酯鍵含量為低，故具優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能,目前正作為一種性能優(yōu)良的耐腐蝕樹(shù)脂在化工防腐蝕設(shè)備和工程中得到廣泛應(yīng)用。該類(lèi)型樹(shù)脂具有以下特點(diǎn):

 1)  在分子鏈兩端的雙鍵極其活潑，使乙烯基樹(shù)脂能迅速固化，很快得到使用強(qiáng)度，得到具有高度耐腐蝕性聚合物；

2)  采用甲基丙烯酸合成，酯鍵邊的甲基可起保護(hù)作用，提高耐水解性；

3)  樹(shù)脂含酯鍵量少，每摩爾比耐化學(xué)聚酯（雙酚A不飽和聚酸樹(shù)脂）少35-50%，使其耐堿性能提高；

 4)  較多的仲羥基可以改善對(duì)玻璃纖維的濕潤(rùn)性與粘結(jié)性，提高了層合制品的力學(xué)強(qiáng)度； 

5)  由于僅在分子兩端交聯(lián)，因此分子鏈在應(yīng)力作用下可以伸長(zhǎng)，以吸收外力或熱沖擊，表現(xiàn)出耐微裂或開(kāi)裂.

同時(shí)我們也采用過(guò)r-3型乙烯基酯樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂用不飽和聚酯改性的產(chǎn)品，首先用甲基丙烯酸與環(huán)氧縮合成甲基丙烯酸環(huán)氧聚酯，然后再與不飽和聚酯中間縮聚，后用苯乙烯溶解，其中的的中間體用順丁烯二酸酐反應(yīng)制得，是屬于一種過(guò)渡品種的改性乙烯基酯樹(shù)脂，它在提高樹(shù)脂固化交聯(lián)程度的同時(shí)，酯鍵的含量也較901乙烯基樹(shù)脂高40-50%，而酯鍵恰是樹(shù)脂容易受腐蝕性介質(zhì)作用的薄弱點(diǎn)，酯鍵本身就存在著水解行為，后由于酯鍵鍵的水解會(huì)導(dǎo)致三維樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的解體，從而終導(dǎo)致防腐蝕的失效，而酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)的存在會(huì)加速水解的過(guò)程。在此我們就我們采用過(guò)的兩種類(lèi)型樹(shù)脂的各料性能進(jìn)行比較。

3、兩類(lèi)樹(shù)脂的比較

3.1 物理力學(xué)性能：

為了這兩類(lèi)高性能防腐蝕乙烯基酯樹(shù)脂進(jìn)行技術(shù)比較，我們對(duì)這兩類(lèi)樹(shù)脂按照有關(guān)國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)樣本為樹(shù)脂澆鑄體。

從上述中可以看出，901樹(shù)脂較r-3樹(shù)脂具有更高的拉伸性能和耐沖擊性，這兩個(gè)力學(xué)性能在手糊內(nèi)襯玻璃鋼電解槽中起到重要的作用，因?yàn)樵诖笠?guī)模電解銅冶煉生產(chǎn)中，不可避免地發(fā)生電極板與電解槽的碰撞，如果防腐蝕內(nèi)襯樹(shù)脂的拉伸率更高、抗沖擊強(qiáng)度更高，那么防腐蝕內(nèi)襯的抗碰撞效果更好，否則樹(shù)脂直觀上表現(xiàn)出“脆”的性能，更容易在外力作用下受損。正如上文所述，這是因?yàn)閞-3樹(shù)脂具有更高的交聯(lián)，在三維體形交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)中，兩交聯(lián)點(diǎn)之間的分子鏈段較短所致。我司分別對(duì)采用901樹(shù)脂和r-3樹(shù)脂糊制的電解槽在使用2年后進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)后者的電解槽的局部受損情況較前者嚴(yán)重，這就說(shuō)明901樹(shù)脂較r-3樹(shù)脂更適合糊制電解槽。

3.2 工藝性能：

在手工糊制電解槽內(nèi)襯時(shí)，樹(shù)脂的工藝性是一個(gè)不能忽略的問(wèn)題，為了確保內(nèi)襯的防腐蝕效果，應(yīng)該要求樹(shù)脂具有與玻纖層良好的浸潤(rùn)性，否則會(huì)影響防腐蝕效果，我們進(jìn)行了一個(gè)比較方便快捷的試驗(yàn)，在一平整的玻纖布上分別滴上901樹(shù)脂和r-3樹(shù)脂，以考察樹(shù)脂在玻纖層上的擴(kuò)散速度和浸潤(rùn)性，發(fā)現(xiàn)901樹(shù)脂的擴(kuò)散速度較r-3樹(shù)脂的擴(kuò)散速度快30%左右，同時(shí)固化后的樹(shù)脂玻璃鋼的透明度也有所差別，901樹(shù)脂玻璃鋼的透明性較好。這就說(shuō)明兩者之間的與玻纖的浸潤(rùn)性能差別較大，若與玻纖的浸潤(rùn)性好，則在玻纖上的擴(kuò)散速度較快，從而具有相對(duì)較高的透明度。

同時(shí)，在手工糊制而成的玻璃鋼內(nèi)襯表面質(zhì)量進(jìn)行比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用r-3樹(shù)脂糊制而成的防腐蝕內(nèi)襯局部有白色的小顆粒狀的斑點(diǎn)或瑕點(diǎn)，另外在裝有樹(shù)脂的鐵桶底部偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)有白色的顆粒狀的懸浮物，形狀與固化后的玻璃鋼中的白色顆粒類(lèi)似，這是否是樹(shù)脂生產(chǎn)廠家的在生產(chǎn)反應(yīng)中的不*反應(yīng)所致，目前沒(méi)有一個(gè)明確的答案。但就我們把剩余的白色懸浮物放置在銅電液中會(huì)發(fā)生溶解現(xiàn)象，這就說(shuō)明一旦防腐蝕內(nèi)襯中存在白色的顆粒，勢(shì)必影響終的防腐蝕效果，因?yàn)闃?shù)脂玻璃鋼內(nèi)襯的防腐蝕機(jī)理是通過(guò)玻璃鋼層與腐蝕性電解液的隔離來(lái)確保的，那樹(shù)脂玻璃鋼的抗?jié)B性就是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，雖然整體整體玻璃鋼的抗?jié)B性良好，但若出現(xiàn)一些瑕點(diǎn)，勢(shì)必降低玻璃鋼隔離層的抗?jié)B性，從而影響后防腐蝕效果。

3.3 收縮性和結(jié)合性

正如上文所述，由于玻璃鋼內(nèi)襯的防腐蝕效果機(jī)理，就要求樹(shù)脂玻璃鋼的各層鋪層之間具有好的結(jié)合性，包括與混凝土基礎(chǔ)的粘接性。從理論上可這樣認(rèn)為，樹(shù)脂與玻纖的浸潤(rùn)性越好，玻璃鋼中間的結(jié)構(gòu)包括各層鋪層間的結(jié)合性越好，就可以更好的避免或減緩腐蝕性介質(zhì)在玻璃鋼中的滲透，從而提高玻璃鋼內(nèi)襯的防腐蝕效果；另外，為了確保玻璃鋼內(nèi)襯與混凝土基礎(chǔ)的粘接性，我們通過(guò)試驗(yàn)表明，兩個(gè)樹(shù)脂與混凝土基礎(chǔ)的粘接性均能達(dá)到使用要求。

而影響樹(shù)脂固化后的結(jié)合性以及與基礎(chǔ)的粘接性的一個(gè)關(guān)鍵因素是樹(shù)脂的固化收縮性，我們根據(jù)《環(huán)氧澆鑄樹(shù)脂線(xiàn)性收縮率測(cè)定》（HG/T 2625-94）測(cè)試結(jié)果表明，在室溫下固化的M-3樹(shù)脂的線(xiàn)收縮率為3.79%，而854樹(shù)脂的線(xiàn)收縮率則為2.86%，這就說(shuō)明901樹(shù)脂具有更低的收縮率，這是因?yàn)閞-3樹(shù)脂中的不飽和雙鍵含量較高，以致在樹(shù)脂基體充分固化后產(chǎn)生的收縮比較大。在相同厚率（均為3mm左右）的手糊玻璃鋼放置一段時(shí)間后，r-3樹(shù)脂玻璃鋼板發(fā)生較明顯的變形或彎曲，而901樹(shù)脂玻璃鋼板的變形較為不明顯，這也可以間接說(shuō)明了兩者的收縮性的差別。而收縮內(nèi)應(yīng)力易導(dǎo)致在玻璃鋼中產(chǎn)生不易覺(jué)察的細(xì)微“裂紋”，包括在與玻纖結(jié)合的界面處，這些裂紋的存在容易使腐蝕性介質(zhì)滲透到玻璃鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部，后導(dǎo)致防腐蝕的失效。另外，由于樹(shù)脂的固化收縮，這樣就會(huì)導(dǎo)致附在砼基礎(chǔ)上的玻璃鋼產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而可能或容易導(dǎo)致玻璃鋼與混凝土基礎(chǔ)之間的脫殼隱患，我們?cè)诿磕甑碾娊獠凼褂们闆r維護(hù)檢察中可以發(fā)現(xiàn)，采用901樹(shù)脂糊制成的電解槽的玻璃鋼層與混凝土基礎(chǔ)分離脫殼現(xiàn)象基本上沒(méi)有發(fā)生。

3.4 防腐蝕性能

而為了確保內(nèi)襯玻璃鋼層的防腐蝕效果，要求樹(shù)脂能夠具有良好的耐腐蝕性能，一般銅電解內(nèi)的化學(xué)介質(zhì)溫度為61-65℃，成份為Cu 48g/L, 硫酸：200g/L，陽(yáng)極為銅極，在電解過(guò)程中[H+]變化不大，從以上的數(shù)據(jù)并結(jié)合一些廠家的耐腐蝕應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，乙烯基酯樹(shù)脂或其它樹(shù)脂也能達(dá)到耐腐蝕使用要求，但在實(shí)際應(yīng)用中的防腐蝕效果的差別還是有所差別，