1、學(xué)校代碼： 10289分類(lèi)號(hào)： TQ436 密 級(jí)： 公開(kāi) 論文題目 PVC防腐套管的粘結(jié)劑的研究 姓 名 王娟 江蘇科技大學(xué)學(xué) 號(hào)：072060010 江蘇科技大學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文PVC防腐套管的EP粘結(jié)劑的研究 研究生姓名 王娟 導(dǎo)師姓名 高延敏 申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別 工學(xué)碩士 學(xué)位授予單位 江 蘇 科 技 大 學(xué) 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 材料物理與化學(xué) 論文提交日期 2010年 4月20 日 研究方向 腐蝕與防護(hù) 論文答辯日期 2010年 5月22 日 答辯委員會(huì)主席 高延敏 評(píng) 閱 人 盲審 盲審 2010 年 5月 21日2分類(lèi)號(hào)： TQ436 密 級(jí)： 公開(kāi) 學(xué) 號(hào)： 072060010 工學(xué) 碩

2、士學(xué)位論文PVC防腐套管的EP粘結(jié)劑的研究學(xué)生姓名王 娟指導(dǎo)教師高延敏 教授江蘇科技大學(xué)二O一0年四月 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of Materials Engineering Research on the EP epoxy resin adhesive for PVC anti-corrosion pipe lagging Submitted byName : Wang Juan Supervised byProfessor Name:Gao YanminJi

3、angsu University of Science and TechnologyApril， 2010論 文 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得江蘇科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名： 日 期：學(xué) 位 論 文 使 用 授 權(quán) 聲 明 江蘇科技大學(xué)有權(quán)保存本人所送交的學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文稿，可以將學(xué)位論文的全部或

4、部分上網(wǎng)公布，有權(quán)向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的復(fù)印件或電子文稿。本人電子文稿的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱。 研究生簽名： 導(dǎo)師簽名：日 期： 摘 要摘 要聚氯乙烯是一種重要的耐腐蝕塑料，在管線(xiàn)等化工方面具有廣泛的應(yīng)用。然而其本身耐溫性方面較差。如何在保留其耐腐蝕性的同時(shí)，擴(kuò)大其在應(yīng)用范圍是急需解決的問(wèn)題。本論文的研究的基本設(shè)想是：主要通過(guò)對(duì)在金屬與PVC管之間的膠粘劑改性來(lái)解決上述問(wèn)題。為此本論文側(cè)重研究PVC與金屬管材間的膠粘劑的粘結(jié)性進(jìn)行研究。本論文采用分子設(shè)計(jì)的思想，充分考慮工業(yè)生產(chǎn)耐溫性的要求，利用耐熱的芳香胺

5、為固化劑；選用固化促進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)室溫下固化；選用聚酰胺為增韌劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性；并采用導(dǎo)熱系數(shù)小的蛭石為填料，選用硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)蛭石進(jìn)行改性，并通過(guò)掃描電鏡(SEM)、紅外(FT-IR)和接觸角測(cè)試等對(duì)蛭石表面的物理化學(xué)性能進(jìn)行了表征。采用熱重(TG)、掃描電鏡、紅外圖譜、交流阻抗以及膠體剪切強(qiáng)度對(duì)等性能測(cè)試手段研究了粘結(jié)性影響因素與機(jī)理。同時(shí)考察了硅烷偶聯(lián)劑接枝改性PVC對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。獲得的主要結(jié)果如下：1）選用混合芳香二胺類(lèi)固化劑（DDM:m-PDA=2:3）固化樹(shù)脂，正丁醇為稀釋劑，雙酚A為固化促進(jìn)劑，用量分別占樹(shù)脂膠體的15%、20%、10%時(shí)，膠體的性能達(dá)到最佳值。2）通

6、過(guò)TG熱重分析和膠體剪切強(qiáng)度分析確定聚酰胺的最終用量為10%；對(duì)膠粘劑進(jìn)行電化學(xué)阻抗（EIS）技術(shù)分析說(shuō)明膠體的耐蝕性能良好。3）SEM結(jié)果顯示蛭石表面的性能及其在膠體中的分散性得到了改善。4）通過(guò)膠體的膠粘性能和隔熱性能測(cè)試確定填料的添加量為10%時(shí)膠體的隔熱性能和粘接性能最好。對(duì)添加10%填料的膠體做熱重分析，確定其適用溫度并分析填料對(duì)膠體耐熱性能的影響。通過(guò)阻抗分析，說(shuō)明填料的加入可以提高膠體的耐蝕性能。5）采用水和乙醇的混合溶劑水解較水或乙醇單一溶劑水解得到的硅烷膜性能好。經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性的PVC，粘結(jié)性能得到提高。關(guān)鍵字：環(huán)氧膠粘劑；改性；硅烷偶聯(lián)劑；蛭石；PVC；防腐IAbstr

7、actAbstractPVC is an important corrosion-resistant plastic, has a wide range of applications in the pipeline and other chemicals. However, it is poor in terms of heat resistance. While retaining their corrosion resistance, how to expand its scope of application is an urgent problem. The basic idea o

8、f this paper studies is: Mainly through modifying the adhesive between the PVC pipe and metal to address these issues. This thesis research focus on the study of adhesive bonding between PVC and metal tube.In this thesis, the idea of molecular design is taken.And r the requirements of heat resistanc

9、e in industrial production is fully consided.Using the heat-resistant aromatic amineas as curing agent; selecting curing accelerator to achieve room temperature curing;Polyamide is used for the toughening modify of the epoxy resin; And using the small thermal conductivity vermiculite as filler.Silan

10、e coupling agent KH-550 was used to modify vermiculite. And the physical and chemical properties of vermiculite surface were characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared (FT-IR) and contact angle test.The bonding effect and mechanism are studied by thermogravimetric analysis(TG), sc

11、anning electron microscopy(SEM), infrared spectrum (IR), electrochemical impedance spectrum (EIS) technology ,colloidal shear strength tests and other properties. The impact of silane coupling agent grafting PVC on bond strength is also studied.The main results obtained are as follows:1) Mixed aroma

12、tic diamine curing agents (DDM: m-PDA = 2:3) are used to solidify resin with butanol as diluent, bisphenol A as curing accelerato.And the gel achieves the best value performance with the amount accounted for 15% of resin gel, 20% of resin gel , 10% of resin gel.2) The final amountis of polyamide is

13、10% determined by TG and colloidal shear strength analysis; the adhesive colloid shows good corrosion resistance by electrochemical impedance (EIS) technical analys. 3) SEM results show that the performance of the vermiculite surface and its dispersion in colloidal is improved.4) When the filler amo

14、unt is 10% of gel , the insulation performance and adhesive performanceare of the gel are best determined by the testing of adhesion property and thermal performance testing of the colloidal.Tthe filler added with 10% of resin gel is analysised.The application temperature of fillers and heat perform

15、ance of the colloid are determined by thermogravimetric analysis. Electrochemical impedance (EIS) technical analysis shows that adding fillers can enhance the corrosion resistance of colloidal. 5) The silane film performance is more superior with mixed hydrolysis solvent with water and ethanol than

16、a single hydrolysis solvent with water or ethanol solvent. Bonding performance of PVC is improved after modified by silane coupling agent.Key Words: the epoxy resin; modify; silane coupling agent; vermiculite; PVC; anti-corrosionVII目 錄目 錄摘 要IAbstractI目 錄IIIContentsVI第1章 緒 論11.1選題背景11.2隔熱保溫材料11.2.1隔熱

17、保溫材料概述11.2.2 隔熱保溫材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.3管道保溫技術(shù)11.3.1管道保溫的現(xiàn)狀11.3.2管道保溫發(fā)展趨勢(shì)11.4管道腐蝕防護(hù)技術(shù)41.4.1采用緩蝕劑41.4.2 使用防腐內(nèi)襯41.4.3 使用普通碳鋼管材41.4.4 使用耐蝕合金鋼管材51.4.5 使用玻璃鋼或塑料管材51.4.6 陰極保護(hù)51.5聚氯乙烯生產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀51.5.1聚氯乙烯簡(jiǎn)介51.5.2 PVC 生產(chǎn)及消費(fèi)現(xiàn)狀61.5.3 國(guó)內(nèi)外PVC 生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展41.5.4 我國(guó)PVC 工業(yè)市場(chǎng)前景及發(fā)展建議41.6膠粘劑的研究現(xiàn)狀41.6.1膠粘劑分類(lèi)41.6.2膠粘劑的特點(diǎn)91.7 環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑91.

18、7.1環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的發(fā)展91.7.2環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的特點(diǎn)101.7.3環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的組成101.7.4環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的固化111.7.5填料在環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑中的應(yīng)用121.7.6環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑粘結(jié)聚氯乙烯套管的機(jī)理141.8本課題的選題意義及主要研究?jī)?nèi)容15第2章 環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)PVC的增韌改性142.1引言142.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法142.2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器142.2.2 實(shí)驗(yàn)原理182.2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容212.3 結(jié)果與討論242.3.1 稀釋劑種類(lèi)對(duì)膠體力學(xué)性能的影響242.3.2 固化劑種類(lèi)對(duì)膠體性能的影響262.3.3 促進(jìn)劑的種類(lèi)和用量對(duì)膠體固化時(shí)間的影響262.3.4聚酰胺的

19、用量對(duì)膠體力學(xué)性能和耐熱性的影響282.3.5 膠體的耐濕熱老化性292.3.6膠體的耐腐蝕性能292.4本章小結(jié)30第3章 蛭石表面接枝改性313.1前言313.2實(shí)驗(yàn)部分333.2.1實(shí)驗(yàn)藥品與儀器333.2.2實(shí)驗(yàn)方法333.2.3改性蛭石的表征343.3結(jié)果分析353.3.1填料的紅外分析353.3.2 填料的沉降試驗(yàn)分析363.3.3填料的掃描電鏡分析363.3.4 潤(rùn)濕性分析評(píng)價(jià)改性效果373.4 本章小結(jié)38第4章 改性填料對(duì)環(huán)氧膠粘劑粘結(jié)PVC性能的影響394.1前言394.2實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備394.2.1實(shí)驗(yàn)藥品及儀器394.2.2試樣制備404.2.3測(cè)試與表征404.3結(jié)果

20、與討論424.3.1填料在膠體中的分散性424.3.2 改性填料對(duì)膠體的剪切強(qiáng)度影響424.3.3改性填料對(duì)膠體韌性的影響444.3.4 改性填料對(duì)膠體隔熱性能的影響444.3.5 改性填料對(duì)膠體耐熱性能的影響454.3.6 改性填料對(duì)膠粘涂層耐腐蝕性能的影響464.4 本章小結(jié)47第5章PVC基材表面處理對(duì)粘結(jié)性能的影響485.1 前言485.2 實(shí)驗(yàn)部分485.2.1實(shí)驗(yàn)藥品及儀器485.2.2 試樣制備495.2.3實(shí)驗(yàn)機(jī)理495.2.4 測(cè)試與表征505.3 結(jié)果與討論505.3.1水解溶劑和水解時(shí)間對(duì)膜粘結(jié)強(qiáng)度的影響505.3.2溶液濃度對(duì)膜粘結(jié)強(qiáng)度的影響515.3.3老化溫度對(duì)膜粘

21、結(jié)強(qiáng)度的影響515.3.4 PVC表面處理對(duì)膜形貌的影響515.3.5PVC表面處理對(duì)環(huán)氧膠粘劑粘結(jié)強(qiáng)度的影響525.4 本章小結(jié)52結(jié) 論53參 考 文 獻(xiàn)54攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58致 謝59ContentsContentsAbstract (Chinese)IAbstract (English)I Contents (Chinese)IIIContents (English)VIChapter 1 Introduction11.1 Research background11.2 Thermal insulation material11.2.1 The Overview of th

22、ermal insulation material21.2.2 Application status and the trend of thermal insulation material21.3 Pipe lagging technology21.3.1 Research status of Pipe lagging21.3.2 Trend of Pipe lagging21.4 Anticorrosionof pipeline41.4.1 Application of corrosion inhibitor41.4.2 Application of pipe lining41.4.3 A

23、pplication of carbon steel pipes41.4.4 Application of corrosion resistant alloy pipes51.4.5 Application of FRP pipes or plastic pipes51.4.6 Cathode protection51.5 Current situation of PVC51.5.1Introduction of PVC51.5.2 Domestic consumption structure of PVC61.5.3 Technology of PVC at home and abroad7

24、1.5.4 The prospect and proposal of Domestic PVC markets71.6 Research of adhesives71.6.1 Classifications of adhesives71.6.2 Characteristic of adhesives91.7 Epoxy resin adhesives91.7.1 Development of epoxy resin adhesives91.7.2 Characteristic of epoxy resin adhesives101.7.3 Compose of epoxy resin adhe

25、sives101.7.4 Cure of epoxy resin adhesives111.7.5 Applications of fillers in epoxy resin adhesives121.7.6 Reaction Mechanisms of epoxy resin adhesives to PVC141.8 Research objects and contents of the paper15 Chapter 2 Toughening modification on epoxy resin for PVC 17 2.1 Foreword172.2 Experimental c

26、ontents and methods172.2.1 Experimental reagents and equipments172.2.2 Experimental principle182.2.3 Experimental contents212.3 Results and discussion242.3.1 Effect of selection of dilutes on adhesive mechanical behaviour242.3.2 Effect of selection of curing agent on adhesive performance262.3.3 Effe

27、ct of selection and dosage of accelerant on cure time26 2.3.4 Effect of the dosage of polyamide on adhesive mechanical and heat-durability282.3.5 Heat.and.humidity. aging-resistance of adhesive292.3.6 Corrosion resistance of adhesive292.4 Chapter summary30 Chapter 3 Surface grafted modification of v

28、ermiculite313.1 Foreword313.2 Experimental Section333.2.1 Experimental reagents and equipments333.2.2 Experimental methods333.2.3 The characterization of modified vermiculite343.3 Results and discussion343.3.1 The FT-IR analysis of fillers343.3.2 Deposit experiment analysis of fillers363.3.3 The SEM

29、 analysis of modified vermiculite363.3.4 Wettability analysis evaluate modification effect373.4 Chapter summary38 Chapter 4 Effect of modified vermiculite on epoxy resin adhesives to PVC394.1 Foreword394.2 Experimental methods and equipments394.2.1 Experimental reagents and equipments394.2.2 Specime

30、n preparation404.2.3 The testing and characterization404.3 Results and discussion424.3.1 The dispersion test of vermiculite of adhesive424.3.2 Effect of modified vermiculite on shear strength of adhesive424.3.3 Effect of modified vermiculite on toughness of adhesive surface444.3.4Effect of modified

31、vermiculite on thermal insulation of adhesive444.3.5 Effect of modified vermiculite on heat-resistant of adhesive454.3.6 Effect of modified vermiculite on corrosion resistance of adhesive surface464.4 Chapter summary47 Chapter 5 The surface treatment of PVC influence on adhesive property 485.1 Forew

32、ord485.2 Experimental Section485.2.1 Experimental reagents and equipments485.2.2 Specimen preparation495.2.3 Experimental principle495.2.4 The testing and characterization505.3 Results and discussion505.3.1 Effect of hydrolysis solvents and hydrolysis time on adhesive strength505.3.2 Effect of conce

33、ntration of solution on adhesive strength515.3.3 Effect of aging temperature on adhesive strength515.3.4 Effect of surface treatment of PVC on surface morphologies 515.3.5 Effect of surface treatment of PVC on adhesive strength525.4 Chapter summary52Conclusion53Reference54Publication of papers durin

34、g postgraduated57Acknowledgement59第1章 緒論第1章 緒 論1.1 選題背景在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有許多輸水，輸油，輸氣管道。對(duì)管道進(jìn)行保溫主要目的是防止管道內(nèi)液體凝結(jié)，節(jié)約燃料，延長(zhǎng)管道的運(yùn)行期限等。正確地選用適當(dāng)?shù)母g控制技術(shù)和方法，可以防止或減緩腐蝕破壞 1。對(duì)于環(huán)境比較惡劣的地下環(huán)境（管道）、裝載腐蝕液的容器而言，抗蝕材料和防腐涂料得應(yīng)用往往無(wú)法滿(mǎn)足要求。因此，在溫度允許的條件下，采用使材料與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)的方法顯示出了其巨大的優(yōu)越性。使用耐腐蝕的隔熱保溫材料包覆于管道或容器外壁既可有效防腐又可以起到絕熱保溫作用。同時(shí)，在外襯使用過(guò)程中涉及施工與外襯材料

35、，利用膠粘劑粘結(jié)外襯，不易脫落。然而過(guò)去的研究中大都輕視膠粘劑在外襯中的作用，下面將從外襯材料與膠粘劑兩方面介紹相關(guān)的進(jìn)展情況。1.2 隔熱保溫材料1.2.1 隔熱保溫材料概述絕熱材料是指在平均溫度等于或小于623K，350時(shí)，熱導(dǎo)率小于0.14W/m·K的材料。一般用來(lái)防止熱力設(shè)備及管道熱量散失，在我國(guó)隔熱材料又稱(chēng)為保溫或保冷材料。同時(shí)，由于絕熱材料的多孔或纖維狀結(jié)構(gòu)具有良好的吸聲功能，因而也被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)1。使用保溫隔熱材料能大量節(jié)約能源花費(fèi)，節(jié)約設(shè)備花費(fèi)；減少設(shè)備污染氣體排放量2；減小室內(nèi)溫度的波動(dòng)，外界噪音的干擾也有所減小；延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，保持建筑物結(jié)構(gòu)的完整性3

36、。絕熱保溫材料種類(lèi)繁多，其中按材質(zhì)可分為有機(jī)絕熱材料、無(wú)機(jī)絕熱材料和金屬絕熱材料三類(lèi)。按形態(tài)又可分為多孔狀絕熱材料、纖維狀絕熱材料、粉末狀絕熱材料和層狀絕熱材料四種。纖維狀絕熱材料可按材質(zhì)分為有機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維、金屬纖維和復(fù)合纖維等。在工業(yè)上用作絕熱材料的主要是無(wú)機(jī)纖維，目前用得最廣的纖維是石棉、巖棉、玻璃棉等。粉末狀絕熱材料主要有硅藻土、膨脹珍珠巖及其制品 1。常見(jiàn)絕熱材料見(jiàn)表1.1示4。選用隔熱保溫材料時(shí)，常考慮以下性能5：1）導(dǎo)熱系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)越小越好，一般用導(dǎo)熱系數(shù)小于0.14W/m.K。2）容重：盡量采用容重小的保溫材料。一般軟質(zhì)和半硬質(zhì)材料的容重不得大于 150 kg/m3， 硬

37、質(zhì)材料的容重不得大于 220 kg/m3。3）吸水率：要選擇吸水率小的絕熱材料。絕熱材料吸水后不但會(huì)大大降低絕熱性能，而且會(huì)加速對(duì)金屬的腐蝕。4）耐熱性和使用溫度： “最高使用溫度”是絕熱材料耐熱性的依據(jù)。除上述原則外，在選取絕熱材料時(shí)還應(yīng)考慮施工、價(jià)格及運(yùn)輸?shù)纫蛩亍１?.1 常見(jiàn)絕熱材料Table 1.1 Common heat insulating materials名稱(chēng)用途特點(diǎn)產(chǎn)地制品石棉溫度比較高的管道耐火、耐酸堿，絕熱, 價(jià)格貴, 產(chǎn)量有限西南、西北、華北、東北地區(qū)石棉布、石棉繩、石棉鎂石粉硅藻土500以上的管道工程機(jī)械強(qiáng)度較高,可塑性較好, 成型強(qiáng)度高， 容重大 吉林省,山東省硅藻

38、土耐火保溫管, 硅藻土泡沫制品膨脹蛭石建筑及管道、設(shè)備保溫容重小, 導(dǎo)熱系數(shù)小, 耐火耐腐蝕， 價(jià)格低廉, 施工方便分布全國(guó)各省市水玻璃膨脹蛭石,石棉膨脹蛭石 膨脹珍珠巖低溫保冷工程絕熱、吸聲、無(wú)腐蝕、不燃燒、不怕蟲(chóng)蛀分布全國(guó)水泥膨脹珍珠巖, 水玻璃膨脹珍珠巖, 瀝青膨脹珍珠巖玻璃纖維熱力設(shè)備及管道保溫容重小, 導(dǎo)熱系數(shù)低, 吸聲性能好, 抗腐蝕, 化學(xué)穩(wěn)定性好, 耐震動(dòng), 價(jià)格低廉分布全國(guó)連續(xù)纖維, 玻璃棉微孔硅酸鈣熱力設(shè)備及管道, 鍋爐爐墻的保溫容重輕, 導(dǎo)熱系數(shù)小, 強(qiáng)度高, 使用溫度高, 抗彎強(qiáng)度低,吸水性大分布全國(guó)1.2.2 隔熱保溫材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)以往保溫材料的研究主要是對(duì)

39、現(xiàn)有保溫材料進(jìn)行完善。今后的研究在重點(diǎn)減少無(wú)機(jī)保溫材料的能源消耗、限制灰塵的排放等；在有機(jī)保溫材料研究中尋找更合適的發(fā)泡劑以代替F11以生產(chǎn)成本6；提高材料的憎水性；發(fā)展新型的保溫材料（如納米孔硅保溫材料）也是一個(gè)研究的主要方向。1.3 管道保溫技術(shù)1.3.1 管道保溫的現(xiàn)狀保溫是指為減少保溫對(duì)象的內(nèi)部熱源向外部傳遞熱量而采取的一種工藝措施 7。1.3.1.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀建筑行業(yè)中使用的保溫材料品種繁多8， 無(wú)機(jī)材料主要有膨脹珍珠巖、玻璃棉等；有機(jī)材料有聚苯乙烯泡沫塑料、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫塑料等9。主要使用的保溫材料主要包括以下幾種10：（1）泡沫型保溫材料。該保溫材料吸濕率小，易于施工，正處

40、于推廣期。（2）復(fù)合硅酸鹽保溫材料。海泡石保溫隔熱材料因其良好保溫隔熱效果，顯示出強(qiáng)大的市場(chǎng)前景。（3）硅酸鈣絕熱制品保溫材料。因采用了不耐高溫紙漿纖維，影響了保溫材料的耐高溫性和增加了破碎率，使其應(yīng)用出現(xiàn)了低潮。（4）纖維質(zhì)保溫材料。由于投資大，限制了它的推廣應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)用的管道的保溫結(jié)構(gòu)主要采用膠泥結(jié)構(gòu)，填充結(jié)構(gòu)，包扎結(jié)構(gòu)，纏繞結(jié)構(gòu)，預(yù)制品結(jié)構(gòu)，澆灌結(jié)構(gòu)等。1.3.1.2 國(guó)外現(xiàn)狀國(guó)外大部分采用玻璃纖維制品，礦棉制品，發(fā)泡式合成橡膠制品，聚乙烯制品及硅酸鈣11。礦棉、硅酸鈣使用溫度范圍較廣。玻璃纖維制品成本最低。玻璃纖維保溫材料能實(shí)現(xiàn)溫度控制、噪聲控制等，一直用于暖通工程中。現(xiàn)在主要有三種

41、形式：管道襯，卷式，用于管道的外部：能彎曲的玻璃纖維管，但不建議使用的過(guò)長(zhǎng)12。國(guó)外主要的方法7：采用鋁箔，不銹鋼保溫結(jié)構(gòu)；直接敷設(shè)的采用瀝青珍珠巖作保溫層的保溫結(jié)構(gòu)；鋼制套管保溫結(jié)構(gòu)；其它地下熱力管道保溫采用大型多孔混凝土塊保溫結(jié)構(gòu)13；真空保溫結(jié)構(gòu)。 1.3.2 管道保溫發(fā)展趨勢(shì)積極尋求和開(kāi)發(fā)容重小、絕熱性能好、使用壽命長(zhǎng)的新型絕熱保溫材料，是提高熱能利用率、節(jié)約能源的有效途徑。憎水性是保溫材料的重要發(fā)展方，納米孔絕熱材料也日益凸顯出其巨大的發(fā)展前景。另外石棉代用品的制造生產(chǎn)也是一個(gè)具有發(fā)展?jié)摿Φ姆较颉ｋS著對(duì)保溫材料研究的進(jìn)一步深入，還會(huì)研制出更為理想的新型保溫材料。1.4 管道腐蝕防護(hù)技

42、術(shù)隨著石油天然氣開(kāi)采量的日益擴(kuò)大，油氣管道的腐蝕及防護(hù)也越來(lái)越受到重視。CO2 溶于水后，在相同PH 值時(shí)其總酸度比鹽酸高，故對(duì)井內(nèi)管材的腐蝕比鹽酸更嚴(yán)重14 。加之有的油氣井中含有H2S 氣體，管內(nèi)混合液的流動(dòng)狀態(tài)、溫度、PH 值、材料等也對(duì)腐蝕產(chǎn)生很大的影響，因此使得腐蝕過(guò)程更加復(fù)雜。1.4.1 采用緩蝕劑該法主要是利用緩蝕劑的防腐作用來(lái)減緩油管腐蝕。該技術(shù)成本低，工藝復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)有較大影響 15 。不同金屬的化學(xué)性質(zhì)有所不同，在不同介質(zhì)中成膜特性也不相同16 。因此當(dāng)單一的緩蝕劑難以滿(mǎn)足要求時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮緩蝕劑的復(fù)配使用。緩蝕劑有兩種注入方式：間歇式注入方式和連續(xù)式注入方式。1.4.2 使用

43、防腐內(nèi)襯內(nèi)襯技術(shù)施工方便、工藝簡(jiǎn)單，廣泛的用于城市地下管道以及石油管道中。但存在以下缺點(diǎn)：1.內(nèi)襯管和管道的結(jié)合問(wèn)題；2.管道必須是平整的表面；3.彎曲和拉伸強(qiáng)度問(wèn)題17。日本sekisui公司將管道內(nèi)壁清洗后涂上薄的水泥漿后襯入螺旋式的軟質(zhì)PVC，再用玻璃鋼連接，形成連續(xù)的內(nèi)襯18。美國(guó)Weatherford 公司將HDPE襯入管道中，在搭接處使用加熱熔融的方法，解決了管道的腐蝕問(wèn)題19。利用CIPP技術(shù)將內(nèi)襯襯入鋼管內(nèi)降低了造價(jià)，也達(dá)到了防腐的目的20。Sang-soo Jeon等利用注入法用聚氨酯粘結(jié)劑將高聚物纖維粘結(jié)在石油管道的內(nèi)壁，此類(lèi)內(nèi)襯可以使用25年21。澳大利亞報(bào)道有將光固化技

44、術(shù)用到制造玻璃鋼內(nèi)襯中，并且成功的用于改造了布里斯班市的污水管改造工程22。目前我國(guó)把軟PVC用于內(nèi)襯不是很多，技術(shù)也不是很成熟，是值得發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域23。1.4.3 使用普通碳鋼管材該措施須頻繁更換油管，對(duì)油氣井生產(chǎn)影響很大，但生產(chǎn)初期基本不增加防腐費(fèi)用，這種方法比較適合開(kāi)采年限較短的油氣田24 。1.4.4 使用耐蝕合金鋼管材該類(lèi)管材主要依靠自身的耐腐蝕性能抵抗CO2 腐蝕。國(guó)外在含CO2 的油氣井中一般采用含Cr 鐵素體的不銹鋼管25 。此類(lèi)管材在有效期內(nèi)無(wú)需其它配套措施，工藝最簡(jiǎn)單，但初期投資大。許多國(guó)家如阿根廷等都在研制便宜、防腐效果好的合金鋼油氣管材，國(guó)內(nèi)寶山鋼鐵也在研制 26 。

45、一般認(rèn)為低碳錳鋼石油專(zhuān)用管材的主要成分為：WC = 0. 06 %0. 08 %、WMn1. 3 %、WSi = 0. 16 %0. 38 %、WP0. 016 %、WS0. 005 % ，在此基礎(chǔ)上再加入0. 010. 05 %的Ti、Ni、V、Nb、Re 等元素27。1.4.5 使用玻璃鋼或塑料管材玻璃鋼管道在國(guó)外已得到廣泛使用28，如中東的輸水及輸油管道。目前國(guó)內(nèi)的應(yīng)用不多。塑料管材耐腐蝕，工藝簡(jiǎn)單，利于環(huán)保，是一種有發(fā)展的新型油田用管。目前使用最多的是聚乙烯管材，低承載能力限制了其應(yīng)用，加內(nèi)襯鋼管和強(qiáng)力聚乙烯管（由纏繞柔韌材料金屬的玻璃鋼外殼和加金屬的內(nèi)壁制成）這兩種類(lèi)型的塑料管得到了

46、廣泛的應(yīng)用。1.4.6 陰極保護(hù)凡是與電解質(zhì)溶液接觸而產(chǎn)生腐蝕的設(shè)備都可以用陰極保護(hù)法來(lái)提高其抗腐蝕能力。陰極保護(hù)有兩種方法29：（1）犧牲陽(yáng)極法：將被保護(hù)金屬和一種可以提供保護(hù)電流的金屬或合金(即犧牲陽(yáng)極) 相連，使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率。（2）強(qiáng)制電流保護(hù)法：將被保護(hù)金屬與外加電源負(fù)極相連，由外部電源提供保護(hù)電流，以降低腐蝕速率。管道外防腐層與陰極保護(hù)的聯(lián)合使用是最經(jīng)濟(jì)、最合理的防腐措施。1.5 聚氯乙烯生產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀聚氯乙烯樹(shù)脂是國(guó)內(nèi)外高速發(fā)展的主要合成材料之一30 ,是五大通用塑料之一，其產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯，居世界第二位。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸、電力、電訊和包裝等行業(yè)3

47、1。其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學(xué)性能。聚氯乙烯塑料一般可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類(lèi)。硬制品加工中不添加增塑劑，而軟制品則在加工時(shí)加入大量增塑劑。1.5.1 聚氯乙烯簡(jiǎn)介聚氯乙烯（PVC）是由液態(tài)的氯乙烯單體（VC）經(jīng)懸浮、乳液、本體或溶液法工藝聚合而成32。聚氯乙烯的分子結(jié)構(gòu)式為： 其中 n 表示平均聚合度33。一般而言，PVC具有以下性能：玻璃化溫度和熔點(diǎn)較低，其玻璃化溫度為8085；在100以上或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光曝曬會(huì)氯解，物理機(jī)械性能迅速下降34。加入增塑劑可使分子鏈的柔性和可塑性增大，使玻璃化溫度降低，常溫下可做成有彈性的軟制品35。1.5.2 PVC 生產(chǎn)及消費(fèi)現(xiàn)狀近年來(lái)國(guó)內(nèi)PVC 生產(chǎn)及消

48、費(fèi)情況見(jiàn)表1.2 31。2002-2007年表觀消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率約為13.1%。產(chǎn)品自給率相應(yīng)從54.6%增加到81.5%、89.7%至2007的89.6%36。表1.2 19962001 年國(guó)內(nèi)PVC產(chǎn)量及消費(fèi)情況Table 1.2 the domestic produce and consumption of PVC between 1996 and 2001年份產(chǎn)量萬(wàn)t進(jìn)口量萬(wàn)t出口量萬(wàn)t表觀消費(fèi)量萬(wàn)t消費(fèi)增長(zhǎng)率%國(guó)內(nèi)自給率%199619971998199920002001143.8153.6155.7191.7264.6309.658.678.3157.7179.7192.4250.

49、82.103.001.400.904.083.63200.3228.9312.0370.6452.9556.717.4014.3036.3018.7822.2722.9371.867.149.951.758.454.6在中、東歐國(guó)家由于大量建筑工程的建設(shè)，門(mén)窗異型材的市場(chǎng)需求強(qiáng)大 , 從而促使 PVC樹(shù)脂消費(fèi)需求的增長(zhǎng)。從2005年開(kāi)始國(guó)內(nèi) PVC產(chǎn)量和需求量已經(jīng)超過(guò)美國(guó)，從而成為世界最大 PVC消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)PVC 消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀見(jiàn)表1.331 。表1.3 中國(guó)PVC 消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀Table 1.3 the current consumption structure of PVC in

50、China消費(fèi)結(jié)構(gòu)2000 年2005 年軟質(zhì)品薄膜革制品電纜料泡沫、單板等小計(jì)硬質(zhì)品板材管材異型材瓶地板、墻紙等小計(jì)合計(jì)17. 113. 211. 85. 35. 352. 715. 88. 47. 93. 93. 97.447.3100. 013. 613. 211. 83. 45. 747. 717. 010. 211. 45. 73.54.552.3100. 0PVC 制品中硬質(zhì)品的比例將不斷提高，未來(lái)我國(guó)PVC樹(shù)脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬質(zhì)品為主要為主要的發(fā)展方向。1.5.3 國(guó)內(nèi)外PVC 生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展1.5.3.1 國(guó)外技術(shù)進(jìn)展世界 PVC 生產(chǎn)大部分采用懸浮法間歇式生產(chǎn)37。PVC 生產(chǎn)工

51、藝仍以乙烯氧氯化法為主，占總產(chǎn)能的93%，電石法占7%。國(guó)外開(kāi)發(fā)的直接由電解氯化氫制得氯乙烯單體的新型工藝，成本有所降低，產(chǎn)品質(zhì)量也了較大提高。近年歐洲又研制出低溫條件下乙烯直接合成氯乙烯反應(yīng)的催化劑，這使其成本比傳統(tǒng)方法節(jié)省一半以上。1.5.3.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)進(jìn)展目前我國(guó)PVC 的生產(chǎn)基本上采用懸浮聚合工藝。主要有： 1）復(fù)合型分散劑和引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等的廣泛應(yīng)用； 2）聚合釜真空脫氧、后加引發(fā)劑等聚合技術(shù)； 3）防粘釜技術(shù)； 4）篩板溢流塔和螺旋板換熱器。其中清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的旋流干燥器性能已超出德國(guó)赫斯特公司同類(lèi)產(chǎn)品； 5）新開(kāi)發(fā)出的高聚合度PVC、納米CaCO3 原位聚合PVC 專(zhuān)用樹(shù)脂和納

52、米抗菌PVC 材料等。雖然國(guó)內(nèi)在懸浮法PVC 的開(kāi)發(fā)研制和生產(chǎn)等方面掌握了一定的技術(shù)，但在生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)量性能指標(biāo)、自動(dòng)化控制水平、能耗等方面與國(guó)外技術(shù)水平仍有一定的距離。1.5.4 我國(guó)PVC 工業(yè)市場(chǎng)前景及發(fā)展建議目前，我國(guó) PVC 樹(shù)脂自給率僅為 50 %左右，且規(guī)模小、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高，不具備競(jìng)爭(zhēng)力的、落后的電石法工藝占 70 %（而全球僅為10 %）38。生產(chǎn)裝置規(guī)模化，技術(shù)含量高附加值化，產(chǎn)品性能專(zhuān)業(yè)、優(yōu)質(zhì)化，品牌多樣化，經(jīng)營(yíng)理念現(xiàn)代化，是提高我國(guó)PVC 企業(yè)的效益和發(fā)展我國(guó)PVC 工業(yè)的方向31。具體企業(yè)可采用先進(jìn)的反應(yīng)體系、對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行改造、選用高效節(jié)能型汽提塔、

53、消化吸收引進(jìn)裝置的先進(jìn)技術(shù)等措施以及選用產(chǎn)品牌號(hào)切換容易進(jìn)行的快速干燥和旋風(fēng)干燥組合的工藝來(lái)縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，以推動(dòng)我國(guó)PVC 工業(yè)的發(fā)展。1.6 膠粘劑的研究現(xiàn)狀1.6.1 膠粘劑分類(lèi)由于膠粘劑的重要作用和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，多年來(lái)我國(guó)科技工作者以極大的熱情不倦地研究它。我國(guó)膠粘劑行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀以及分類(lèi)為：（1）環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑粘附性好、內(nèi)聚強(qiáng)度高，是最重要的工程膠種39 ，用途極為廣泛。目前我國(guó)環(huán)氧膠粘劑年產(chǎn)量為3萬(wàn)噸左右40。新型膠種層出不窮，如大連物化所的JGH系列環(huán)氧建筑結(jié)構(gòu)膠，廣泛用于補(bǔ)強(qiáng)加固、密封防水等各類(lèi)工程領(lǐng)域中39；雙馬來(lái)酞亞胺改性的環(huán)氧膠顯著提高膠粘劑的高溫機(jī)械強(qiáng)度和耐熱老化性能 41。像聚氨酯、有機(jī)硅接枝改性的高強(qiáng)度環(huán)氧膠，低溫固化環(huán)氧膠等新膠種不斷見(jiàn)諸報(bào)道。本文擬采用性能優(yōu)異的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑粘結(jié)PVC套管。（2）含甲醛的縮合系膠粘劑“三醛”膠粘劑（脈醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂）粘結(jié)強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，得以迅速推廣。其釋放出得游離態(tài)甲醛對(duì)人的呼吸道等有刺激作用，還會(huì)引起肝臟病變、致癌及惡性腫瘤等疾病42。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高以及新的“綠色”替代品的出現(xiàn)，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，甲醛系膠粘劑將被淘汰。（3）氯丁橡膠膠粘劑用于家庭、制鞋、建筑裝演、汽車(chē)生產(chǎn)等一般工業(yè)中，有初粘力大、強(qiáng)度高、可室溫固化、粘接材料品種多等優(yōu)點(diǎn)。但是其含