呋喃树脂合成工艺及防腐蚀材料应用探究

呋喃树脂是指分子结构中含有呋喃环的一类热固性树脂。它是以糠醇和糠醛为基本原料，经过不同的生产工艺制成的。糠醛来源于农副产品，如玉米芯、棉籽壳、稻壳等。植物纤维原料在酸性催化剂的作用下水解并进行脱水制 ；得糠醛。糠醛催化加氢得到糠醇。呋喃树脂固化前为棕黑色囊黏稠液体，与多种树脂有较好的混溶性， 自身缩聚过程缓 曼，贮存期较长，常温下可贮存1～2年，黏度变化不大 。固化后的呋喃树脂结构上没有活泼的官能团，不参与和腐蚀介质的反应，所以具有许多优良性能：
① 耐蚀性能能耐强酸、强碱、电解质溶液和有机溶剂，但是不耐强氧化性介质；
② 耐热性能：可耐180～200 ℃高温，是现有耐蚀树脂中耐热性能较好的树脂之一；
③阻燃性能：具有良好的阻燃性，燃烧时发烟少：
④力学性能良好。但呋喃树脂也有很大缺点，即其固化物脆性大、缺乏柔韧性、冲击强度不高。另外，呋喃树脂的传统固化剂呈酸性，不 能用于碱性材料。固化反应生成的水会使树脂产生收缩、多孔等缺陷，大大缩小了呋喃树脂的应用范围。呋喃树脂在防腐蚀领域的应用主要有呋喃树脂胶泥、呋喃树脂玻璃钢和呋喃树脂混凝土。

呋喃树脂的合成工艺研究进展

呋喃树脂是以糠醇和糠醛为基本原料，经过不同的生产工艺制成。糠醛和糠醇的位置上分别有醛基和羟甲 基，易发生加成缩聚反应及双键开环反应，而生成呋喃树 脂 。 国内防腐所用的呋喃树脂有3种 ，即糠醇型呋喃树 脂、糠醇糠醛型呋喃树脂和糠酮复合型呋喃树脂。

糠醇树脂

糠醇以无机酸(如磷酸、硫酸、盐酸等)或有机酸酐作催化剂可进行缩聚，生成一系列的线型聚合物，聚合反 应结束后，加碱中和酸催化剂，经过脱水、降温后即得到糠醇树脂。

由于糠醇树脂黏度较大，难于施工，因此大多数厂家在糠醇树脂中加入活性稀释剂(如糠醛)调节黏度。加入的糠 醛参与树脂的固化反应，对树脂固化后的性能并无影响。

糠醇糠醛型树脂

糠醇和糠醛按一定的配比在酸性催化剂作用下进行缩聚反应，然后经过加碱中和、洗盐、脱水、降温制得。姒 莉莉等 以糠醇和糠醛为原料缩合开发了CY一4型呋喃树 脂；宋延经等 以草酸为催化剂，合成了糠醇糠醛型呋喃树 脂。常杰云等 将糠醇和糠醛按照一定的配比，以有机复合 物为催化剂制备呋喃树脂。

糠酮树脂

首先是由糠醛和丙酮在碱性介质中发生缩合反应，生成糠叉丙酮，即FA(Fu rfu ral Acetone)单体，FA在酸性催化剂作用下进一步缩聚，在FA分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。

缩合反应：糠醛和丙酮在碱性催化剂作用下生成糠酮单体；

聚合反应：糠叉丙酮和二糠叉丙酮在酸性催化剂作用下生成糠酮树脂；

呋喃树脂的应用

我国20世纪50年代就开始将呋喃树脂胶泥应用在防腐 工程中。但呋喃树脂的粘接强度低，抗渗性差，未能推广 使用。直到70年代末，武汉钢铁公司在施工中使用了联邦 德国产的呋喃树脂胶泥砌筑耐酸瓷砖效果良好。后来，冶 金部建筑研究总院成功开发了YJ型呋喃树脂，至今已成为 国内重防腐领域的优选防腐蚀材料。

呋喃树脂胶泥

呋喃树脂胶泥主要用途为砌筑耐腐蚀块材，如耐酸砖、铸石板、花岗石块材等，用作耐腐蚀池槽的内衬、耐 腐蚀地沟、耐腐蚀地面及墙裙、重防腐车间的设备基础等部位。YJ型呋喃树脂胶泥曾用于首钢焊管厂酸洗槽内衬花岗石的砌筑，使用条件为：20％ ～30％硫酸，温度90～105 ℃，应用效果良好。武钢冷轧酸洗槽的内防腐做法为．YJ型呋喃树脂胶泥砌筑天然耐酸石块材，使用条件为：盐酸110～130 g／L，温度70℃ ，一次维修后的寿命长达8年之久。徐兰洲等介绍了YJ呋喃树脂在建筑防腐工程中的应用。

据余波等报道，XLZ型呋喃树脂具有良好的粘接强度和耐热性能，并成功应用于大冶有色冶炼厂、辽阳化纤公司等防腐施工中。李宏伟等在铅烟气制酸设备的进气 膨胀节被腐蚀穿孔后，在200℃以上不停产的状态下用呋 喃树脂胶泥成功进行防腐修补。

呋喃树脂胶泥的施工温度要求在15℃ 以上，低于此温度树脂不能正常固化。为使呋喃树脂能够在较低的温度下施工，马忠亮等采用新合成的固化剂，可以使呋喃树脂在常温下缩短固化时间，在低温下也可以固化。低温下呋 喃树脂的固化性能、粘接强度和体积稳定性均符合技术要 求。刘福云等经初步研究，使呋喃树脂胶泥的使用温度降至一5℃。段春华等研制了环保型呋喃树脂胶泥，通 过向呋喃树脂液中加入助剂可有效遮蔽呋喃树脂的刺激性 气味；向呋喃粉料中加入无毒、无味的特种填料，使之成 为环保型呋喃粉料，进而制得环保型呋喃树脂胶泥。

呋喃树脂玻璃钢

玻璃纤维增强复合材料(玻璃钢)是发展较早的一种复合材料。呋喃树脂玻璃钢是由防腐蚀纤维材料、呋喃树 脂、呋喃树脂玻璃钢粉按照一定的工艺固化而成，主要用 于制作整体玻璃钢槽罐、地沟、设备基础的整体面层和块材面层的隔离层等。

尤莲华等介绍了YJ呋喃树脂玻璃钢的应用。郭永华等。 比较了2种呋喃树脂玻璃钢的性能。葛茂宝等利用呋喃树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙二胺、丙酮等原 料，研制开发出复合树脂玻璃钢。该玻璃钢具有强度高、 使用寿命长、耐温、耐腐蚀、抗渗透性能强的特点，可广 泛用于工业建筑物和钢结构的防腐工程以及高层建筑地下 室的防水、防潮工程。雷文 研发了内衬用呋喃树脂，结 构层使用不饱和聚酯的大型呋喃聚酯玻璃钢储罐，该储罐 具有良好的耐芳烃溶剂腐蚀的性能。葛美珍等利用呋喃树脂和环氧树脂各自具备的优良性能，将2者以一定比例混 合后，研制出环氧呋喃玻璃钢制品。该产品防腐性能增 强，制品的弯曲、拉伸等力学性能得到了提高。陈继平 研究发现以m环氧：m呋喃 =70：30配合耐蚀性能更优越。 环氧一呋喃玻璃钢在常温～80℃循环的腐蚀环境中有着更 佳的耐蚀性能，为某些对防腐有特殊要求的工作环境提供 了耐蚀材料。

呋喃树脂混凝土

呋喃树脂混凝土可用于地面踢脚板、墙裙、池槽、地坑等部位的防腐蚀以及整体面层和花岗石块材面层的砌筑 材料。

文献介绍7YJ呋喃树~JB／一1％凝土是由YJ呋喃树脂、Yu呋 喃树脂混凝土粉及耐腐蚀的粗细骨料组成。曾海燕等 在呋 喃树脂混凝土中掺入不同体积分数的杜拉纤维后，其劈裂拉伸强度提高了15.5％， 弯曲强度较高提高了14.4％。杜 拉纤维的较佳掺量为0.7—0.9kg/m3，并对杜拉纤维的增强 机理进行了初步分析。曾先锋介绍了呋喃树脂混凝土整 体地面在贵溪 台炼厂的应用和施工技术。杨锐等 研究了 呋喃树脂混凝土的力学性能，介绍了呋喃树脂混凝土在电 解槽方面的应用情况。

发展趋势

从目前呋喃树脂合成工艺来看，聚合反应速度快，树脂黏度大，控制树脂黏度的手段需要进一步改进；从工程 应用来看，主要问题是挥发性物质及粉料等都会对环境造成不同程度的污染。所以今后应在以下方面加大研发力度：

1)改进呋喃树脂生产工艺，提高生产效率。

2)进一步降低树脂中挥发物的含量，以减少对操作环境的污染。

3)寻找呋喃树脂的新型活性稀释剂， 降低树脂黏度。

4)研制树脂合成反应的新型高效催化剂。

5)提高树脂反应活性，减少酸性固化剂用量。 结合呋喃树脂防腐蚀材料的开发，进一步研究探索呋喃树脂固化反应机理，寻找新型的环保型固化体系。