防膨剂BHFP-02性能评价及现场应用
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耐水型膨胀阻燃剂对阻燃聚丙烯性能的影响丁耀莹;仪德启;杨荣杰【摘要】由于阻燃聚丙烯的耐水性差,所以采用新型的大分子成炭剂(PAP)代替传统膨胀阻燃配方中水溶性高的双季戊四醇作为炭源,并用聚磷酸铵/蒙脱土纳米复合材料作为酸源,制备了系列阻燃聚丙烯。
并研究了阻燃聚丙烯的耐水性能、热稳定性、阻燃性能以及力学性能。
结果表明:PAP作为炭源的膨胀阻燃剂具有良好的阻燃效果,可以显著降低浸水后的质量损失率,提高膨胀阻燃剂的耐水性能;部分阻燃聚丙烯试样在浸水后,燃烧等级仍可以达到UL-94 V-0级,而且PAP的使用可以改善阻燃聚丙烯的力学性能。
%The flame retardantpolypropylene(PP) is produced with a new macromolecular charring agent, PAP, which is used to replace the traditional water-soluble dipentaerythritol as char source due to the poor water resistance of flame retardant PP, and ammonium polyphosphate/montmorillonite nanocomposites as acid source. The flame retardancy, mechanical properties, thermal stability, and water resistance of the products are observed. The results show that intumescent flame retardant with PAP as carbon source has good flame retardancy. It can reduce the weight loss after water immersion and improve the water resistance of the agent. The use of PAP can make several samples pass the UL-94 V-0 rating after the water immersion and improve the mechanical properties of flame retardant PP.【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】4页(P7-10)【关键词】聚丙烯;聚磷酸铵;大分子成炭剂;耐水性能;膨胀阻燃剂【作者】丁耀莹;仪德启;杨荣杰【作者单位】北京理工大学材料学院,国家阻燃材料工程技术研究中心,北京市100081;北京理工大学材料学院,国家阻燃材料工程技术研究中心,北京市100081;北京理工大学材料学院,国家阻燃材料工程技术研究中心,北京市100081【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+4聚丙烯(PP)作为当今社会最常见的通用塑料之一,除了具有良好的力学性能和加工性能之外,还具有优良的电绝缘性能,在电子电器等产品中具有广泛的应用;但PP易燃烧,其极限氧指数仅为17%~18%[1],且燃烧过程中伴有熔融滴落等现象[2],增加了火灾隐患,因此,研究PP的阻燃性能十分必要。
收稿日期:2001209210作者简介:蒋德堂(19712),男,河南郑州人,河南邦得化工有限公司工程师。
文章编号:100423918(2002)022*******HF -Ⅰ新型改性酚醛树脂研制及性能评价蒋德堂1, 刘 凡2, 张 斌2, 李旭照1, 曹 钊2, 牛中念2(1.河南邦得化工有限公司,河南郑州 450007; 2.河南省同位素研究所,河南郑州 450002)摘 要:以苯酚、甲醛、环氧树脂、聚乙烯醇等为原料在酸性催化条件下,研制成一种新型环氧改性酚醛树脂,通过性能评价并从砂轮、切割片的应用表明。
该粘合剂粘结性能、强度、韧性均达到国内同类产品先进水平,制做的砂轮、切割片性能优良。
关键词:粘合剂;HF -Ⅰ环氧改性酚醛树脂;砂轮中图分类号:O631.1+2 文献标识码:A1 概述 酚醛树脂以其优异的耐高温性和较高的粘结强度,被广泛应用到各种砂轮、切割片的粘合剂,并对其质量起到重要作用。
但是随着对质量和性能要求的不断提高,其弱点也就日渐显露,主要表现在三个方面,(1)脆性大:这是酚醛树脂的自身结构所致;(2)粘结强度低:尤其用在制造重负荷砂轮和回转强度要求比较高的砂轮时就显得尤为突出,以致国内目前重负荷砂轮粘合剂几乎全部依赖进口;(3)耐水性差:砂轮、切割片在受潮情况下强度明显降低。
针对上述弱点,本课题研制了一种新型的HF -Ⅰ环氧改性酚醛树脂,旨在提高我国砂轮粘合剂的整体质量。
试验表明:HF -Ⅰ环氧改性酚醛树脂较经典合成的酚醛树脂在强度,粘结性、韧性及耐水性能等方面都有明显提高。
2 实验与研制2.1 实验仪器三口瓶2000ml ,JB502D 型增力电动搅拌机(上海标本模型制造),冷凝器500mm ,ZX 24型旋片式真空泵(南京真空泵厂)。
表1 物料配比Table 1 Matter prescription原料名称状态级别含量(%)原料名称状态级别含量(%)苯酚晶体工业级99甲醛液体工业级36环氧树脂高粘度液体E -44环氧值0.41-0.47聚乙烯醇粉末工业级99催化剂液体工业级402.3 合成路线2.3.1 反应原理HF -Ⅰ环氧改性酚醛树脂是由苯酚、甲醛、环氧树脂、聚乙烯醇等在酸催化条件下缩合而成。
产品技术说明书修订日期:2021-06-01TDS编号:产品名称:冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料版本:V1.0产品简介冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料发泡剂为超低导热系数环保发泡剂,配合WANNATE®2208使用可在水泥面、砖面、木材面以及其他基材上施工,粘结力强,产品尺寸稳定性能好,阻燃性能优异。
燃烧性能B2级(GB8624-2012)。
产品用途冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料是快速固化体系,适合大多数喷涂保温领域施工的要求。
在使用冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料之前,必须先做试验,以确保组合料体系在此具体工程上使用的可靠性。
理化性能项目指标粘度25°C,mPa•s50-200密度,g/cm3 1.10±0.10颜色浅黄色或黄色自由发泡参数项目指标乳白时间,s2-3凝胶时间,s9-10脱粘时间,s10-13自由发泡密度,kg/m328-35物理性能项目指标机制泡沫密度,kg/m3≥37导热系数,W/(m·k)≤0.024压缩性能(形变10%),kPa≥150尺寸稳定性(70℃,48h),%≤1.5拉伸粘结强度(与水泥砂浆,常温),Mpa≥0.10吸水率,%≤3(1)冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料发泡要求料温:25℃,物料体积比例1:1,手工使用电动搅拌(2500r/min)混合。
(2)按照本文使用注意事项操作,高压喷涂机得到泡沫产品整体密度大于37kg/m3。
(3)本文提供数值是典型试验值,具体数据可能因环境条件略有差别。
对我公司的产品来说,所列数据在法律方面不具备任何约束力。
使用注意事项冷链渔船用B2级聚氨酯硬泡喷涂组合料使用的施工设备是高压喷涂机,施工前请检查校正高压喷涂机黑白料输送比例与混合压力。
喷涂作业环境温度宜为10~40℃,风速应不大于5m/s(3级风),相对湿度<75%,雨天不得施工。
当施工时环境温度低于10℃时,应采取可靠的技术措施保证喷涂质量。
膨胀型阻燃剂PEPA/MPP 阻燃LGFPP 性能研究徐久升摘要:将季戊四醇磷酸酯(PEPA) 和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP) 复配成一种膨胀型阻燃剂(IFR),用于对长玻纤增强聚丙烯(LGFPP) 进行阻燃。
采用极限氧指数测试、垂直燃烧测试、扫描电子显微镜观察、热重分析、力学性能测试等方法探讨了该IFR 组成对LGFPP 的阻燃性能、热稳定性能以及力学性能的影响。
结果表明,IFR 的总添加量为20%,当PEPA 与MPP 质量比为11∶9 时,复配阻燃效果最佳,阻燃LGFPP 的极限氧指数值为26.1%,UL–94 燃烧等级达到V–0 级;生成的炭层致密、连续性好且稳定;阻燃LGFPP 表现出较好的热稳定性与力学性能。
关键词:长玻纤增强聚丙烯;季戊四醇磷酸酯;三聚氰胺聚磷酸盐;阻燃性能;热稳定性能Study on Intumescent PEPA/MPP Flame Retardant on Properties of LGFPPXu JiushengAbstract:Intumescent flame retardant(IFR) was prepared by using melamine polyphosphate(MPP) and 1-oxo-4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-l-phospha-bicyclooctane(PEPA),which was used for flame-retardant long-glass-fiber-reinforced polypropylene(LGFPP) systems. Effects of IFR component on the thermal stability,flame retardancy and mechanical properties of LGFPP/IFR samples were investigated by the limited oxygen index and UL 94 tests,scanning electron microscope,thermalgravimetry and mechanical tests. The results show that when the content of IFR is 20%,the mass ratio of PEPA and MPP was 3∶2,the flame retardancy of LGFPP/IFR is the best,the LOI value reaches 26.1%,and the vertical burning test reaches UL–94 V–0rating ;the more compact and stable carbon layer is formed during the combustion process. Also,LGFPP/IFR system shows good thermal stability and mechanical properties.Keywords :LGFPP ;PEPA ;MPP ;flame retardancy ;thermal stability长玻纤增强聚丙烯(LGFPP) 复合材料具有力学性能优良、尺寸稳定性好、耐高温、耐疲劳性能优异等优点,在汽车、航空等工业领域得到广泛应用。
BSA-102防膨缩膨剂作用机理及性能研究一、绪论1. 研究背景和意义2. 相关研究现状3. 研究目的和方法二、BSA-102防膨缩膨剂工作原理1. BSA-102防膨缩膨剂的组成和性质2. BSA-102防膨缩膨剂的作用机理3. 实验验证及分析三、BSA-102防膨缩膨剂性能研究1. 抗膨胀性能测试2. 抗裂性能测试3. 抗渗性能测试4. 抗冻融性能测试5. 大体积混凝土性能测试6. 实验结果分析和讨论四、BSA-102防膨缩膨剂应用实例研究1. 工程背景及设计2. 施工过程及检测方法3. 实际效果分析和评价五、总结与展望1. 研究总结和成果2. 研究存在的问题和不足3. 研究展望及未来方向。
一、绪论BSA-102防膨缩膨剂是一种常见的混凝土添加剂,主要用于抑制混凝土的膨胀和收缩,提高混凝土的综合力学性能和耐久性。
在建筑工程中,混凝土的收缩和膨胀是一个普遍存在的问题,会对结构的强度和稳定性造成影响,甚至导致严重的损坏。
随着建筑工程的不断发展和深入,人们对混凝土的性能和质量要求也越来越高,要求混凝土具有更好的抗裂性、抗渗性、抗冻融性和耐久性等。
因此,研究和应用BSA-102防膨缩膨剂成为混凝土技术发展的一个重要方向。
本论文旨在探究BSA-102防膨缩膨剂的作用机理和性能表现,为混凝土加筋强化和耐久性提供新的思路和方法。
1.1 研究背景和意义混凝土是建筑工程中最常用的一种材料,具有良好的力学性能和耐久性。
但是,由于混凝土受到自身重量和外力作用等因素的影响,容易发生收缩和膨胀现象,导致结构的破坏和退化。
为了抑制混凝土的收缩和膨胀,人们开发出了各种添加剂,其中BSA-102防膨缩膨剂是一种常用的材料。
BSA-102防膨缩膨剂可以在混凝土中生成致密的凝胶体系,使得混凝土内部压缩应力得到释放,从而有效抑制混凝土的收缩和膨胀。
通过对BSA-102防膨缩膨剂的研究和应用,可以提高混凝土的抗裂性、抗渗性、抗冻融性和耐久性等方面的性能,促进建筑工程的可持续发展。
HF-2型混凝土界面处理剂
HF-2型混凝土界面处理剂是中科院与我厂研制的一种新产品,是一种灰色固体粉末,主要用于对钢模板脱模后的光滑混凝土表面需要混凝土界面处理剂处理,以防止水泥砂浆找平平层空鼓起壳。
经界面剂处理过的基层表面变得粗糙,以增加水泥砂浆对基层的粘结力,避免抹灰层空鼓脱落,从而代替人工凿毛处理工艺,省工省时。
一、性能:
经对比测定(在同等条件下)经HF-2型界面剂处理后的基层与水泥浆的粘结
强度可提高45%-65%,界面剂对粘结强度影响见表1
二、技术指标:
三、使用说明:
1、HF-2型系灰色粉末,使用前只需加水将其调成厚糊状即可(不可生粉团)
水灰比1:3左右;
2、夏天气温较高或干燥墙面施面前先用水湿润;
3、调匀后的界面剂可喷涂或用铁板直接粉涂约2-3mm左右;
4、界面剂上墙后约5-15分钟(据气温而定)界面剂稍收浆即可抹灰;
5、每平方米用量约为2-2.5公斤左右;
6、本产品贮存期为6个月,贮存时注意防雨防潮。
技术、经济可行性报告一、市场应用前景本技术含两个主要组成部分,(l)新型化工原料双酚F。
(2)双酚F低粘度环氧树脂。
这两种产品市场前景广泛,具有相当的高技术含量,投资费效比低,利润丰厚,是替代进口产品,提高相应后继产品质量的关键性源头,可形成相应的高技术产业群。
1.1双酚F的市场应用前景双酚F(BPF)是由苯酚和甲醛经特殊工艺条件缩合而成的双酸型化合物,其化学名为二羟基二苯基甲烷,有4,4’-、2,4’-、2,2’-三种异构体,其中特性最佳的是4,4’-二羟基二苯基甲烷。
双酚F是八十年代以来开发的一种新型化工原料,它主要用作低粘度环氧树脂、特种聚酯原料及信息记录纸添加剂等,其中4,4’-二羟基二苯基甲烷可用作聚碳酸酯(PC)树酯的原料,由双酚F参与制成的PC树酯易溶于低沸点有机溶剂,软化点低,加工成型性好,而且耐热性和力学性能也较双酚A型PC树酯有明显的提高,如双酚F型PC树酯的熔融温度为300摄氏度,比双酚A型PC树酯高70摄氏度,同时受非常大的破坏时有伸缩性,因此较双酚A型PC树酯具有更好的综合性能,适于制造成型材料和薄膜等。
双酚F还有一主要用途是作为酚醛树酯的改性剂和稳定剂,由双酚F参与制造的改性酚醛树酯,可以大大改善酚醛树酯的加工性能、力学性能和电性能,扩大了其应用领域。
此外,双酚F与环氧烷加成制得联苯二醇,然后与二元酸反应制得聚酯树酯,该树酯具有粘度低、机械性能好与化学性能优异等特点,特别适宜制造耐腐材料。
双酚F还可加氢制成醇作为耐候性材料的原料,溴化制阻燃剂等。
总之,由双酚F参与制造的制品,其耐热、耐水(湿)、绝缘等性能,特别是加工(作业)和力学性能都有显著的提高,因而能满足高固体份涂料、电子级环氧树脂、铸塑及浇铸成型、阻燃性材料等特殊性能的要求,所以双酚F产品具有较好的开发和应用前景。
1.2.双酚F环氧树脂的市场应用前景环氧树脂以其优良的电绝缘性、耐热性、耐腐蚀、粘接性,以及其固化物的良好机械性能,被广泛应用汽车、造船、航空、机械、电气、化工等行业中,在国民经济中占有重要的地位,全年消耗环氧树脂为569万吨。
低膨胀系数环氧胶粘剂的制备与性能研究作者:魏运召赵汉清马寒冰吴健伟付刚段恒范王冠王雪松蒋丽萍来源:《粘接》2021年第08期摘要:文章設计选用低膨胀环氧树脂和固化剂为胶粘剂主体成分,研究了CTBN、核壳粒子增韧剂、超细钨酸锆填料对粘接性和膨胀性的影响,分析测定了低膨胀胶粘剂的粘度特性、物理性能、粘接性能和热膨胀特性。
结果表明, CTBN能显著提高胶粘剂韧性,但热膨胀系数(CTE)显著升高,而核壳粒子增韧剂在提高剥离韧性同时, CTE无显著升高。
超细钨酸锆填料能大幅降低环氧胶粘剂的CTE。
制备的低膨胀环氧胶粘剂固化后剪切强度17.4MPa,玻璃化转变温度以下CTE在12.1ppm/ ℃,具有良好的耐温度循环和湿热老化性能。
关键词:低膨胀;环氧胶粘剂;钨酸锆;核壳粒子中图分类号:TQ433.4+37 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2021)08-0013-04Study on Preparation and Properties of Epoxy Adhesive with Low Thermal Expansion CoefficientWei Yunzhao1, Zhao Hanqing1, Ma Hanbing3, Wu Jianwei1,2, Fu Gang1,2, Duan Hengfan1, Wang Guan1,2, Wang Xuesong1, Jiang Liping1(1.Institute of Petrochemistry, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150040, China;2.Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150020, China;3. Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)Abstract:In this paper, low-expansion epoxy resin and curing agent were selected as the main components of the adhesive, and the influences of CTBN, core-shell particle toughening agent,and ultrafine zirconium tungstate filler on the adhesion and expansion were studied. The viscosity characteristics, physical, bonding, and thermal expansion properties of the low expansion adhesive were analyzed and measured. The results showed that CTBN can significantly improve the toughness of the adhesive, but the thermal expansion coefficient (CTE) was significantly increased. The core-shell particle toughening agent can improve the peel toughness, but the CTE was not markedly increased. The CTE of epoxy adhesive can be greatly reduced by ultrafine zirconium tungstate filler. The low expansion epoxy adhesive has a shear strength of 17.4MPa after curing and a CTE value of 12.1 ppm /℃ when tested below the glass transition temperature, and it has a good resistance to temperature cycle and hydrothermal ageing.Key words:low expansion; epoxy adhesive; zirconium tungstate; core-shell particles0 前言环氧胶粘剂是一种工业上重要的结构胶粘剂,可适用于多种金属、塑料和复合材料的结构粘接和灌封,在航空、车辆、电子、光学等领域有着广泛应用。
第35卷第11期高分子材料科学与工程V o l .35,N o .112019年11月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GN o v .2019聚乙二醇硼酸酯在膨胀型透明防火涂料中的协效作用徐志胜,邓 楠,颜 龙(中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙410075)摘要:以酸式磷酸酯(P E A )与聚乙二醇硼酸酯(P E G -B A )为原料合成一系列不同P E G -B A 含量的柔性磷酸酯(P P B ),采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对其化学结构进行分析表征㊂然后将P P B 应用于氨基树脂中制备膨胀型透明防火涂料㊂通过防火性能测试㊁锥形量热测试和烟密度测试等考察了P E G -B A 对透明涂料的阻燃及抑烟性能的影响,并通过热重分析㊁扫描电镜和红外光谱对P E G -B A 在涂层中的协效作用机理进行分析㊂结果表明,将P E G -B A 引入透明防火涂料中能有效提高涂层的热稳定性㊁阻燃和抑烟性能㊂当P E A 与P E G 质量比为4ʒ1时,涂层的热释放速率㊁总释放热和烟密度等级最低,背部稳定温度为146ħ㊂炭层结构分析发现,添加P E G -B A 能促进涂层在燃烧过程中形成更多的P -O-C ㊁P -O-B 和B -O-C 等交联结构,进而形成更加致密和热稳定的炭层结构㊂关键词:聚乙二醇硼酸酯;膨胀型透明防火涂料;阻燃性能;抑烟性能;协效作用中图分类号:T Q 637.6 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)11-0123-08d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2019.0311收稿日期:2018-11-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(51676210和51906261);湖南省自然科学基金资助项目(2018J J 3668);中南大学研究生科研创新项目(2018z z t s 637)通讯联系人:颜龙,主要从事阻燃材料研究,E -m a i l :y l o n g015@163.c o m 透明防火涂料以其良好的装饰性能和防火保护性能被广泛应用于古建筑和历史遗迹保护等领域[1]㊂相比于传统的防火涂料[2],透明防火涂料主要通过将阻燃剂直接化学接枝到聚合物分子链上制备而成,而非简单的物理共混,因此赋予了涂料良好的透明度以保持基材原有的表观形貌㊂磷系阻燃剂作为常用的反应型阻燃剂被广泛用于制备透明防火涂料[3],但传统的磷系阻燃剂存在热稳定性较差和阻燃效率低等问题㊂目前,常用的解决方案是将具有阻燃作用的元素如硼㊁铝㊁硅等或柔性链段如聚乙二醇㊁环氧树脂等接到磷系阻燃剂分子链上[4,5],以期增强涂层的阻燃性能并保持其透明性能㊂Y a n 等[6]将硼酸接枝到酸式磷酸酯分子链上,并制备透明防火涂料,结果证明硼化物能够显著增加炭层致密性和膨胀度,改善透明涂层的防火性能;W a n g 等[7]将聚乙二醇化学接枝聚磷酸酯链段中,研究表明P E G 有效改善了涂层的柔韧性和阻燃性㊂L i u 等[8]以硼酸和聚乙二醇为原料合成了聚乙二醇硼酸酯并应用于阻燃酚醛树脂,结果表明聚乙二醇硼酸酯具有良好的隔热㊁隔氧和抑烟作用㊂聚乙二醇硼酸酯兼具柔性链段和阻燃抑烟元素,将其接枝到磷系阻燃剂分子链上有望赋予涂层较好的柔韧性和透明性,并增强涂层的阻燃和抑烟性能㊂本文以P E G -B A 和P E A 为原料合成出一系列的P E G -B A 含量不同的柔性磷酸酯阻燃剂(P P B ),再与氨基树脂复配制备透明防火涂料㊂通过F T -I R 和1H -NM R 对P P B 化学结构进行表征;并通过小室法㊁隧道法㊁大板法㊁烟密度仪㊁锥形量热仪和热重分析考察了P E G -B A 含量对透明防火涂料的热稳定性㊁阻燃性能和抑烟性能的影响,分析并阐明其成炭行为,获得了制备透明防火涂料的最佳P E G -B A 添加量,为协效剂的选择提供了理论依据㊂1 实验部分1.1 主要原材料磷酸(P A ,85.0%水溶液):湖南汇虹试剂有限公司;季戊四醇(P E R ):纯度ȡ98.0%,上海强顺化学试剂有限公司;无水乙醇:纯度ȡ99.7%,上海沃凯生物技术有限公司;正丁醇:纯度ȡ99.0%,湖南汇虹试剂有限公司;硼酸(B A ):纯度ȡ99.5%,湖南汇虹试剂有限公司;聚乙二醇200(P E G 200):国药集团化学试剂有限公司;甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(M F):型号303-80,工业级,固含量60%ʃ2%,济阳三强化工有限公司㊂1.2阻燃剂的合成聚乙二醇硼酸酯的合成[8]:将60g P E G200(0.3 m o l)和7.44g B A(0.12m o l)置于带有搅拌器㊁温度计和回流装置的500m L三口烧瓶中以130ħ的温度反应3h,冷却至室温后通过减压蒸馏去除反应过程产生的水,得到无色澄清液体产物即为P E G-B A,反应流程如F i g.1所示㊂酸式磷酸酯的合成[9]:将276.21g磷酸溶液(2.4m o l)加入带有搅拌器㊁温度计和回流装置的三口烧瓶中,再依次加入108.92g季戊四醇(0.8m o l)和17.76g正丁醇(0.24m o l),加热至105ħ恒温反应4h,冷却至室温后减压蒸馏去除反应过程产生的水,得到淡黄色澄清透明液体P E A,反应流程如F i g.1所示㊂柔性磷酸酯的合成:将不同质量比的P E A溶液和P E G-B A溶液加入带有搅拌器㊁温度计和回流装置的三口烧瓶中,50ħ搅拌1h,溶液充分混合后升温至115ħ反应4h,将体系冷却至室温后减压蒸馏去除反应过程产生的水,最后制得透明液体P P B㊂P E A与P E G-B A的质量比及酸值如T a b.1所示,反应流程如F i g.1所示,根据添加的物质组成配比计算P P B s中P质量分数为15.8%,B质量分数为0.28%㊂F i g.1S y n t h e s i s r o u t e o f P P B sT a b.1C o m p o s i t i o n s a n da c i dn u m b e r v a l u e s o fP P B sS a m p l e P P B1P P B2P P B3P P B4P P B5m(P E A)ʒm(P E G-B A)100ʒ090ʒ1085ʒ1580ʒ2075ʒ25A c i dn u m b e r/(m g K O H/g)551.1ʃ6441.4ʃ8419.7ʃ7382.2ʃ8359.4ʃ91.3膨胀型透明防火涂料的制备将制备的阻燃剂P P B s配成60%的乙醇溶液,为A组分;甲醚化三聚氰胺甲醛树脂为B组分㊂室温下按m(A)ʒm(B)=1ʒ1.2搅拌体系至混合均匀,阴凉处静置30~60m i n至无气泡㊂以500g/m2涂覆密度依次涂覆在若干个不同尺寸(150mmˑ150mmˑ4mm,75mmˑ75mmˑ4mm,100mmˑ100mmˑ4mm和600mmˑ90mmˑ4mm)等的五合板上,涂覆过程中分多次涂覆,直至透明涂层厚度达到(0.4ʃ0.02)mm㊂之后再以250g/m2涂覆密度依次涂覆在若干个尺寸为300mmˑ150mmˑ4mm的五合板上,涂覆过程中分多次涂覆,直至透明涂层厚度达到(0.2ʃ0.02)mm㊂由阻燃剂P P B1~P P B5制得的透明防火涂料分别依次命名为M P P B1~M P P B5㊂1.4测试与表征1.4.1锥形量热仪测试:采用英国F T T公司的2000标准型锥形量热仪进行测试,按照I S O5660-421高分子材料科学与工程2019年2002中规定方法测试,辐射功率为50k W/m2,样品尺寸为100mmˑ100mmˑ4mm㊂1.4.2核磁共振氢谱(1H-NM R)测试:采用B r u k e rA V A N C E I I I500M NM R,选用D2O作为溶剂,室温500MH z下进行氢谱测定㊂1.4.3热重分析(T G A):使用梅特勒托利多仪器有限公司的T G A/S O T A851型热重分析仪在氮气气氛下进行测试㊂升温速率为20ħ/m i n,测试温度范围为25~800ħ,样品质量5~10m g,气体流量为20 m L/m i n㊂1.4.4傅里叶变换红外光谱测试(F T-I R):采用美国N i c o l e t公司i S50型傅里叶变换红外光谱仪进行测试㊂1.4.5防火性能测试(小室法):采用防火涂料测试仪(小室法)X S F-1型,南京江宁分析仪器有限公司,按照G B12441-2005标准以300mmˑ150mmˑ4 mm样品尺寸进行测试㊂1.4.6防火性能测试(隧道法):采用防火涂料测试仪(隧道法)S D F-2型,南京江宁分析仪器有限公司,按照G B12441-2005标准以600mmˑ90mmˑ4 mm样品尺寸进行防火测试㊂1.4.7防火性能测试(大板燃烧法):采用防火涂料测试仪(大板燃烧法)参照G B/T15442.2-1995‘饰面型防火涂料防火性能分级及试验方法大板燃料法“进行,试验中将150mmˑ150mmˑ4mm的样品垂直置于试验台上,涂覆涂料一面朝外,试样中心正对火焰,酒精喷灯口距试样9c m,采用K型热电偶和测温装置记录试样背面温升情况㊂1.4.8扫描电子显微镜观测(S E M-E D S):采用捷克T e s c a n公司M I R A3L MU扫描电镜,在20k V电压下观察锥形量热仪测试后炭层的微观形貌㊂1.4.9 X射线能谱(E D S)测试:采用英国牛津仪器设备公司的X射线能谱仪测试,用于配合S E M对炭层进行元素分析㊂2结果与讨论2.1P P B的结构表征P E G-B A和P P B阻燃剂的红外光谱图如F i g.2所示㊂由F i g.2(a)可以看出,P E G-B A在1349c m-1处出现了-B-O-C-的特征吸收峰,说明合成了聚乙二醇硼酸酯㊂从F i g.2(b)中看出,P E A在990 c m-1和890c m-1处分别出现环外P-O-C和环内P-O-C吸收峰,表明P-O H和C-O H发生了酯化反应㊂同时从F i g.2(c)和F i g.2(d)中看出,在1353 c m-1处出现了-B-O-C-新的吸收峰,并且随着P E G-B A含量的增加,-B-O-C的吸收峰增强,同时在890c m-1的环外-P-O-C特征峰强度也随之增加,证明P E G-B A已接枝到P E A分子链上㊂F i g.2F T-I Rs p e c t r ao f(a)P E G-B A,(b)P P B1,(c)P P B3a n d(d)P P B4再通过核磁共振氢谱对P P B s的结构进行表征,其结果如F i g.3所示㊂当P E G-B A化学接枝到P E A 上时,在化学位移δ2.50和δ5.06处的环外P-O-C和环内P-O-C特征峰分别偏移到δ3.06和δ4.86,P E R 中环外H原子由δ2.84~δ3.09移至δ3.36~δ3.54,以上进一步说明制备了柔性磷酸酯(P P B s)㊂根据核磁共振氢谱图中特征峰积分面积[10]计算出P P B s的相对分子质量约为5042㊂F i g.31H-N M Rs p e c t r a o f P P B1a n dP P B42.2涂层的透明性分析从F i g.4中看出,所有的M P P B s涂层都呈现出优异的透明状态,能清晰地观测到基材的表面纹理,以上结果表明P E G-B A加入并没有影响防火涂层的可见度,防火涂料仍然保证了良好的透明性㊂521第11期徐志胜等:聚乙二醇硼酸酯在膨胀型透明防火涂料中的协效作用2.3 透明涂层的防火性能由T a b .2可以看出,透明防火涂料的火焰传播比值(F S R )随着P E G -B A 引入而明显下降,其中添加M P P B 4表现出最小的F S R 值,防火性能最优㊂透明防火涂料的小室法测试结果如T a b .2所示,添加P P B 1阻燃剂时,涂层的质量损失为3.8g ,炭化体积为21.1c m 3,膨胀倍数为17.5㊂随着P E G -B A 含量的增加,质量损失和炭化体积越来越小,膨胀倍数越来越大,其中M P P B 4表现出最小的质量损失和炭化体积,相比M P P B 1分别降低了10.5%和88.6%,并且膨胀倍数相比M P P B 1增加了68.8%㊂F i g .4 D i g i t a l i m a g e s o f t h e t r a n s p a r e n t f i r e -r e t a r d a n t c o a t i n gs (M P P B 1~M P P B 5)T a b .2 F i r e p r o t e c t i o n p e r f o r m a n c e o f t h e s a m p l e s e x a m i n e db y ca b i n e tm e t h o d S a m pl e M P P B 1M P P B 2M P P B 3M P P B 4M P P B 5M a s s l o s s /g3.8ʃ0.53.6ʃ0.33.5ʃ0.33.4ʃ0.13.8ʃ0.1C h a r i n d e x /c m321.1ʃ611.1ʃ2.15.6ʃ0.22.4ʃ0.53.6ʃ1.2F S R 16.812.95.92.37.1I n t u m e s c e n t f a c t o r 17.5ʃ0.535.5ʃ0.542.5ʃ0.556.5ʃ0.556.0ʃ0.5F i g .5 B a c k t e m p e r a t u r e c u r v e s o f t h e s a m pl e s 由F i g.5可以看出,透明防火涂料的背温曲线均呈先迅速增加之后趋于稳定的趋势㊂随着P E G -B A 的加入,透明涂层在900s 时达到稳定的温度显著下降,在P E G -B A 含量为20%时达到最低为146.0ħ㊂背温曲线在300s 后趋于稳定是因为涂层受热膨胀形成稳定的炭层结构㊂而聚乙二醇硼酸酯的加入显著增强了炭层的强度,起到较好的防火隔热效果,使木板背温明显降低㊂结合大板法和隧道法测试结果可以发现,随着P E G -B A 的引入,透明防火涂料的隔热效果明显提高,这与P E G -B A 在燃烧过程中形成玻璃态的膨胀层促进涂层形成致密且连续的膨胀炭层有关,这也说明P E G -B A 具有良好的协效阻燃作用,能够有效增强涂层的防火保护作用㊂2.4 透明防火涂料锥形量热分析锥形量热测试作为一种广泛使用的方法用来测定复合材料的阻燃性能㊂热释放速率(H R R )及其峰值反映材料在燃烧时释放热量的强弱,总释放热(T H R )反映材料在燃烧时释放热量的多少㊂H R R 和T H R 曲线如F i g .6和F i g.7所示㊂ F i g .6 H R Rc u r v e s o f t h e f i r e -r e t a r d a n t c o a t i n gs a t ah e a t f l u x o f 50k W /m2621高分子材料科学与工程2019年从图中可以看出,透明防火涂料燃烧后热释放速率和总热释放量迅速上升,H R R达到峰值之后逐渐下降和T H R值趋于稳定㊂其中M P P B1的峰值热释放速率(P H R R)和T H R分别为126.8k W/m2和116.8k W/m2㊂当P E G-B A添加之后,防火涂料的P H R R和T H R值显著降低,表现出较好的协效阻燃作用㊂M P P B4的P H R R和T H R值最低,相比于M P P B1分别下降了47.6%和55.2%,协效阻燃效果最佳㊂这主要由于在燃烧过程中形成了连续且致密的膨胀炭层结构,隔绝了外界的热量㊁氧气和内部释放出的可燃物传递,从而有效降低了涂层燃烧过程中的热释放㊂综述可以看出,引入P E G-B A阻燃剂能够显著增强涂料的阻燃性能㊂为了进一步分析P E G-B A对透明防火涂料的生烟性能的影响,采用烟密度仪对燃烧过程中的静态生烟特性进行了测试㊂从F i g.8中可以看出,透明防火涂料燃烧后光吸收率迅速增加,在180s左右趋于稳定㊂当P E G-B A引入之后,透明防火涂料的光吸收率及对应的烟密度等级显著降低,M P P B4光吸收率和烟密度等级最低分别为7.8%和4.3%,相比于M P P B1分别下降了60.6和61.8%,这是由于涂层中的P E G-B A在燃烧过程中促进了涂层形成更加致密和膨胀的炭层结构,有效阻止了底部基材的进一步受热降解产生烟气粒子,从而也证明了P E G-B A有着优异的协效抑烟作用㊂F i g.7T H Rc u r v e s o f t h e f i r e-r e t a r d a n t c o a t i n g s a t ah e a t f l u xo f50k W/m2F i g.8O p t i c a l a b s o r p t i v i t y c u r v e s o f t h e f i r e-r e t a r d a n t c o a t i n gsF i g.9T G(a)a n dD T G(b)c u r v e s o f f i r e-r e t a r d a n t c o a t i n g s i nN22.5透明防火涂料热稳定性分析从F i g.9中可以看出,透明防火涂料的热解过程主要分为3个阶段:第1个阶段(50~200ħ)的热解主要是涂层中水蒸气和一些小分子物质分解所致;第2个阶段(200~550ħ)为磷酸酯和氨基树脂的热降解阶段;第3个阶段(550~700ħ)主要是炭层在进一步的高温下发生了受热分解,从而造成微量的质量损失㊂从T a b.3中可以看出,随着P E G-B A的加入,涂层的初始降解温度(T d)㊁最大失重速率温度(T m a x)和残炭量都得到了明显的升高,其中M P P B4的初始721第11期徐志胜等:聚乙二醇硼酸酯在膨胀型透明防火涂料中的协效作用分解温度和最终残炭量最高,这点与锥形量热仪和烟密度测试中M P P B 4表现出最佳的阻燃和抑烟性能一致㊂综上可以看出,添加聚乙二醇硼酸酯可以显著提高涂层的热稳定性和最终残炭量,这主要与在燃烧过程中柔性磷酸酯阻燃剂释放出磷酸㊁磷酸衍生物和硼酸等物质在高温下可转化成B -O-C ㊁B -O-B和B -O-P 等热稳定结构进一步增强了炭层的致密性,亦有效阻隔了外界热量与内部可燃物质的交换,进而降低了涂层的热分解速率和质量损失㊂T a b .3 T h e r m a l p r o p e r t i e s o f t h e t r a n s p a r e n t f i r e -r e t a r d a n t c o a t i n gs i nN 2S a m p l e T d /ħT m a x /ħM a s s l o s s/%50~200ħ200~550ħ550~700ħR e s i d u e /%M P P B 1130.8324.88.862.21.927.1M P P B 2132.7330.28.558.21.831.5M P P B 3142.0331.58.155.91.834.2M P P B 4148.8334.17.452.71.738.2M P P B 5145.8345.58.054.11636.32.6 炭渣结构分析隧道燃烧法测试后涂层的炭渣形貌如F i g .10所示㊂由F i g .10可以看出,M P P B 1燃烧后炭层膨胀高度低且有较大的孔隙,这样的炭层在燃烧时不能起到很好的防火隔热作用㊂而当加入P E G -B A 时,炭层的膨胀高度和致密性显著提高,进而在燃烧过程中更加有效地阻隔热量和物质传递,表现出较好的协效作用㊂M P P B 4所形成的炭层结构致密性和膨胀高度最佳且鲜有明显空洞和孔隙存在,因此表现出最佳的协效阻燃和抑烟作用㊂F i g .10 D i g i t a l p h o t o g r a p h s o f c h a r r e s i d u e s o f t h e f i r e -r e t a r d a n t c o a t i n gs F i g .11 S E M m i c r o g r a p h s o f c h a r r e s i d u e s o f t h e f i r e -r e t a r d a n t c o a t i n gs (a ):M P P B 1;(b ):M P P B 4扫描电镜被用于进一步分析炭渣的微观形貌,其中隧道燃烧法测试后炭渣的S E M 图如F i g.11所示㊂由F i g.11可以看出,相比于M P P B 1,引入P E G -B A 能有效增强炭层结构的表面致密度和连续性且821高分子材料科学与工程2019年无明显空洞和缝隙存现,进而具有更好的隔热隔质效果㊂从E D S图中可以看出,M P P B4中B元素的含量达7.76%,P元素的含量达7.48%,这说明炭层中保留了较多的含硼和含磷化学交联结构,能促进形成高强度的膨胀炭层,同时M P P B4的C/O值相比M P-P B1高出0.14,更多的烃类化合物未被氧化仍然保留在涂层中,这表明聚乙二醇硼酸酯的加入提高了涂层的抗氧化性能㊂3结论本研究以酸式磷酸酯(P E A)与聚乙二醇硼酸酯(P E G-B A)为原料合成了一系列的不同P E G-B A含量的新型柔性磷酸酯(P P B),并应用于氨基树脂中制备透明防火涂料㊂阻燃性能测试结果表明,P E G-B A 的加入不仅能显著提升涂层的耐火时间和膨胀高度,还能有效降低涂层的质量损失㊁炭化体积和火焰传播比值,表现出较好的协效作用㊂锥形量热仪和烟密度测试结果表明,将P E G-B A引入透明防火涂料中能有效降低涂层的热释放速率㊁总释放热和生烟量,其中M P P B4的P H R R㊁T H R和S D R最低,协效作用最佳㊂热重分析表明,P E G-B A的引入显著提高了T d㊁T m a x和最终残炭量,而其中M P P B4呈现最优异的热稳定性和成炭率㊂炭层结构分析表明,P E G-B A 的加入能促进燃烧中形成了更多B-O-C和P-O-B等稳定的交联结构,增强了炭层致密性和抗氧化性,有效隔绝了热量和可燃气体的传递㊂综上表明P E G-B A协效透明防火涂料具有优异的阻燃和抑烟性能㊂参考文献:[1]王国建,黄演.透明膨胀型防火涂料国内外研究进展[J].材料导报,2011,25(9):58-63.W a n g GJ,H u a n g Y.R e c e n t d e v e l o p m e n t so f t r a n s p a r e n t i n t u-m e s c e n t f i r e r e 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g,2016,32(4):1-6.921第11期徐志胜等:聚乙二醇硼酸酯在膨胀型透明防火涂料中的协效作用031高分子材料科学与工程2019年S y n e r g i s t i cF l a m e-R e t a r d a n t a n dS m o k e S u p p r e s s i o n sE f f e c t s o fP o l y e t h y l e n eG l y c o l B o r a t e i nT r a n s p a r e n t I n t u m e s c e n t F i r e-R e t a r d a n tC o a t i n g sZ h i s h e n g X u,N a nD e n g,L o n g Y a n(I n s t i t u t e o f D i s a s t e rP r e v e n t i o nS c i e n c e a n dS a f e t y T e c h n o l o g y,C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y,C h a n g s h a410075,C h i n a)A B S T R A C T:As e r i e s o f f l e x i b l e p h o s p h a t e f l a m e r e t a r d a n t s(P P B)w i t hd i f f e r e n t p o l y e t h y l e n e g l y c o l b o r a t e (P E G-B A)c o n t e n t sw e r e s y n t h e s i z e db y t h e e s t e r i f i c a t i o no f p h o s p h a t e e s t e r a c i d(P E A)a n dP E G-B A,a n d t h e i r s t r u c t u r e sw e r ew e l l c h a r a c t e r i z e db y F T-I Ra n d1H-NM R.T h e n,t h eP P B sw e r ea p p l i 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用户•施工丿FS102型防水密实剂性能分析和应用■刘权中铁十八局集团房地产开发有限公司,天津300222摘要:当前,在建筑业快速发展的背景下.•些新材料、新技术层出不穷。
以张家口市宇鑫小区二期工程为背景,对FS102新型防水密实剂进行研究。
试验和实践结果表明.掺加防水密实剂FS102之后,能有效提高混凝土的强度、渗透性及密实性,减缓混凝土的早期收缩,有效地防止混凝土产生裂缝,减少防水工序.缩短工期,减少污染,保护环境。
关键词:新型防水密实剂;力学性能;抗渗等级;工期;环保;0引言防水密实剂FS102是一种性能优良的建筑防水材料,它易分散、水溶性好,通过与混凝土拌和后,通过与混凝土内部物质产生系列化学反应,生成凝胶及晶体.对水泥石孔隙进行填充,能有效提高混凝土的强度、渗透性及密实性,减缓混凝土的早期收缩,避免混凝土产生裂缝在实际工程应用中,将FS1C2按混凝土质量的0.21%与混凝土进行混合形成密实型防水混凝土。
该材料被用于张家口市宇鑫小区二期工程,该工程总建筑面积55176m2,其中地上建筑面积41297m2,包含住宅楼40196m2,地下室底板和外墙添加防水密实剂FS102,防水等级为一级。
本文结合试验,介绍了FS102混凝土的材料要求、配合比要求,研究了FS102对混凝土力学强度和抗渗性能的影响,介绍了关键节点详图和施工要点。
1试验要求该试验主要研究FS102对混凝土力学、抗渗性能产生的影响。
FS102的用量分别为()%,0.21%和0.25%,与普通硅酸盐水泥进行拌和,测定了3种试件在规定龄期的力学及和抗渗性能。
1.1材料要求采用强度等级不低于32.5MPa普通硅酸盐水泥。
不允许使用过期以及固结的水泥,不能混用不同牌号、强度等级的水泥。
石料最大粒径不能大于40mm。
泵送时,最大粒径是输送管径的1/4,泥块含量不大于0.5%,含泥量不能大于1.0%,吸水率能不大于1.5%。
其他要求符合《普通混凝土用砂石料质量及检验方法标准》的规定冋。
聚氨酯泡沫高效防沉降粘剂 YRFC-FM02
用于添加粉体填料配方体系(降粘 /流平/ 防粉料沉淀板结剂)
褐色透明液体,气味微,微溶于水,溶于通用聚氨酯体系,典型物性数据如下:密度g/cm3 (25℃):0.915-0.935
色度(Fe-Co):≤12
粘度mPa.s (25℃):650-950
YRFC-FM02 是设计用于添加粉体填料的聚氨酯系统料的高效防沉降粘剂,其结构中含有的特性基团,可加强粉体之间的电荷斥力及不同极性物料之间相容性,只需加入极少量即
有效降低粉体微粒之间吸附性,
适用于添加粉体填料(碳酸钙、
滑石粉、硫酸钡等)的聚氨酯泡沫配方中。
产品应用特性如下:
实验表明,对中高粘度体系料只需添加粉体量的0.1-0.5%,粘度可降低50-70%;对某些极高粘度体系(粘度约几十万厘泊),粘度甚至可降至空白的
1/10。
防止粉体填料长期储存后在桶底形成难以搅拌分散开的沉聚板结。
显著降低粘度提高了物料流动性,大大改善了泡沫生产过程中物料在模具内的流动填充性,尤其适用于复杂模具的填充,制品表面更光亮。
得益于卓越的降粘效果,可在一定程度上增加填料用量从而降低综合成本。
加入填料组份,边搅拌边加入,适当的剪切以便分散均匀,无需特别控制温度。
建议添加量为粉体量的0.1-0.5%。
规格:25/200kg/桶。
HDPE 塑料桶。
请存放于通风干燥之阴凉仓库内,避免火源,避免日光照射和雨淋。
注意密闭保存,不开
封保质期24 个月。
保质期后若综合测试使用性未改变,仍可使用。
HF抗冲耐磨外加剂在某工程中的试验与应用
胡敏晖
【期刊名称】《长江工程职业技术学院学报》
【年(卷),期】2006(023)002
【摘要】对几种抗冲耐磨混凝土性能作了对比,介绍了HF抗冲耐磨外加剂在某工程中的应用,指出了使用中应注意的问题.
【总页数】4页(P23-26)
【作者】胡敏晖
【作者单位】长江工程职业技术学院,湖北,赤壁,437302
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.042
【相关文献】
1.HF抗冲耐磨剂在泄洪洞工程中的应用 [J], 张科
2.人工骨料耐磨性及混凝土抗冲耐磨性能试验研究——以溪洛渡水电站为例 [J], 李光伟;杨元慧
3.HF粉煤灰混凝土抗冲耐磨试验研究 [J], 黄春霞;张艳
4.溪洛渡水电站人工骨料耐磨性及混凝土抗冲耐磨性能试验研究 [J], 杨元慧
5.HF粉煤灰与硅粉混凝土抗冲耐磨性能试验研究 [J], 吐尔洪.吐尔地;曾力
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HF2轻钢龙骨复合墙体传热分析吴雁冰;武胜【摘要】以腹板开孔HF2轻钢龙骨复合墙体作为研究对象,进行传热性能分析,通过对比腹板开孔及不开孔HF2轻钢龙骨复合墙体的温度场、热流密度场及龙骨影响范围等,来研究腹板开孔对该墙体传热性能的影响,同时,对截面参数:龙骨高度、龙骨厚度、龙骨截面参数进行传热分析.研究表明,腹板开孔能有效降低热量损失;龙骨高度越大,龙骨厚度越小,利于提高墙体保温隔热性能;龙骨截面宽度不宜过大或过小.%Taking web opening HF2 light steel framed composite wall as the research object,the heat transfer performance analysis is carried out,by comparing the temperature field,heat flux density field and the keel influenced range of HF2 light steel keel composite wall with web opening and web with out holes,the inflence of web opening on the wall heat transfer performance is studied,at the same time,the section parameters such as keel height and keel thickness are analyzed.The study shows that the web opening can effectively reduce the heat loss;larger keel height and smaller keel thickness can improve the thermal insulation performance of wall;the cross section of the keel width should not be too large or too small.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】4页(P127-130)【关键词】HF2轻钢龙骨复合墙体;腹板开孔;龙骨影响范围【作者】吴雁冰;武胜【作者单位】东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040;东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TU111.241.1 新型HF2轻钢龙骨澳大利亚Palmer Tube Mills公司设计了一种新型的冷弯薄壁型钢梁——空翼缘梁HFB[1],如图1(a)所示。
防膨剂BHFP-02性能评价及现场应用
曹新;王林杰;于兆坤;田初明
【摘要】油田大规模注水导致注水井黏土膨胀,无法满足油藏开发过程中的配注量,直接影响到油井的产量.加入防膨性能优异的防膨剂可防止黏土水化膨胀,还可恢复长期注水造成的水化膨胀伤害.试验优选了防膨剂及其用量,考察了防膨剂的防膨性能.结果表明,阳离子季铵盐聚合物BHFP-02防膨效果优异,抗冲刷能力强,BHFP-02防膨剂质量分数3%为最佳用量.分析了防膨剂的防膨机理.通过对防膨剂防膨段塞浓度设计,并在渤海S油田现场施工中采用了三段塞浓度梯度降低处理方式,作业后对注水井黏土起长期保护作用,有效抑制黏土矿物水化膨胀,达到注水井防膨作业的目的.
【期刊名称】《精细石油化工进展》
【年(卷),期】2018(019)004
【总页数】3页(P34-36)
【关键词】注水井;防膨剂;梯度降低;段塞
【作者】曹新;王林杰;于兆坤;田初明
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452
【正文语种】中文
油田长期大规模注水后,注水井压力上升,无法达到油藏设计的注入量,通常采用酸化解堵措施达到降压增注的目的。
酸化解堵后敏感地层部分矿物表面裸露,注水易发生水化膨胀,需要进行防膨处理,防止地层黏土膨胀堵塞地层孔隙。
通过室内试验优选防膨剂并对防膨剂性能评价,结合现场施工得出防膨剂BHFP-02与注入水混合后无沉淀产生,作业后可有效抑制黏土矿物水化膨胀,对黏土起长期保护作用。
1 室内实验
1.1 仪器和原料
离心机(转速0~2 000 r/min)、离心管、天平(感量0.01 g)、固体粉碎机(JW-1或同类型产品)。
待检测防膨剂(BHFP-02、BHFP-01、NFP-01),膨润土,煤油(经无水氯化钙处理),蒸馏水。
1.2 防膨剂的防膨率测试
防膨率评价:参考SY/T 5971—2016《油气田压裂酸化及注水用黏土稳定剂性能
评价方法》和QH/S 2044—2008《海上油田注水井防技术实施规范》,通过测定膨润土在煤油中的体积为参照,以防膨剂溶液和积膨胀增量评价防膨率。
选取0.5 g膨润土粉末分别与10 mL蒸馏水、10 mL质量分数为3%,4%,5%的各防膨
剂溶液及10 mL经无水氯化钙处理处理的煤油进行反应。
防膨率计算公式如下[1]:BL=(V2-V1)/(V2-V0)×100%
式中:BL—防膨率,%;V0—膨润土在煤油中的体积,mL;V1—膨润土在防膨
剂中的体积,mL;V2—膨润土在水中的体积,mL。
2 结果和讨论
2.1 防膨剂及其用量
测试NFP-01、BHFP-01、 BHFP-02防膨剂在不同浓度下防膨率,结果见图1。
图1 防膨剂不同用量对膨润土的防膨率
由图1可以看出, BHFP-02防膨率最好,防膨效果最佳。
另从BHFP-02防膨剂用量与防膨率曲线可以看出, 当防膨剂用量为3.0%时,已达到药剂的有效平衡浓度,即黏土表面与防膨剂的多点吸附已经完全,黏土对防膨剂的吸附已经完全,增加用量,多余的防膨剂不会与黏土发生作用,保留在水溶液中。
从室内实验结果及经济因素等考虑,建议现场使用 BHFP-02防膨剂的质量分数为3%。
2.2 BHFP-02防膨剂的耐冲刷性能评价
试验取1.25 g钠基膨润土放入25 mL的具塞刻度管内,加入质量分数为3%的BHFP-02溶液,摇匀,静置48 h,测定其防膨率。
然后将刻度管内的液体吸至黏土5 mL以上,加蒸馏水至刻度线25 mL处,充分振荡摇匀,静置48 h,水洗1次,重复水洗3次后考察防膨剂的耐水洗能力。
BHFP-02防膨剂的耐冲刷测试数据见表1。
表1 BHFP-02防膨剂耐冲刷试验结果项目初始1次2次3次防膨率
/%94.792.190.889.2
由表1可以看出,多次水洗冲刷后防膨率仍在89.2%,可见防膨剂BHFP-02的耐冲刷能力很强。
3 BHFP-02防膨剂作用机理
BHFP-02防膨剂是阳离子季铵盐聚合物,具有防止黏土矿物膨胀和防止颗粒运移的双重功能。
阳离子基团可通过吸附中和黏土表面的负电荷,使它们之间的静电排斥力减小,晶层收缩,抑制黏土膨胀。
有机阳离子聚合物吸附多个黏土,黏土微粒桥接在地层表面,把多个黏土颗粒连接或桥联在一起,从而起到抑制黏土分散和微粒运移的作用[2],作用机理见图2。
图2 防膨剂阳离子季铵盐聚合物稳定蒙脱石的动力学过程模拟
4 现场应用
4.1 防膨段塞浓度设计
4.1.1 防膨液量设计
参考QH/S 2044—2008《海上油田注水井防技术实施规范》,防膨液用量计算公式如下:
Q=απ(R2-r2)hφ
式中: Q—防膨液用量, m3; R—防膨处理半径,m;r—井筒半径, m; h—有效吸水剖面厚度, m;φ—地层孔隙度;α—保障系数,无因次,一般选择
1.10~1.30。
4.1.2 防膨段塞设计
参考陆地油田防膨作业,采用梯度递减加药方式[3]。
在前期采用浓度较高的防膨
剂进行前期防膨,使防膨分子稳定吸附在黏土颗粒表面,然后逐步减少防膨剂用量。
陆地油田因注水量较低,后期低浓度连续长期注入,对于海上单井注水量大、施工空间及作业环境受限不适用。
目前海上防膨作业采用5%+3%+2%的浓度递减设计,考虑近井地带推进速度快,防膨剂在注入过程中,与岩石黏土的吸附作用是动态的过程,第一段塞注入高浓度5.0%,确保防膨剂与近井地带岩石黏土充分吸附,控制近井地带黏土不发生水敏
性膨胀。
第二段塞注入3.0%,第一段塞和第二段塞混合后药剂浓度大于3.0%,
在第三段塞2.0%推入过程中,段塞前段浓度保持在3.0%左右,可在处理半径范
围内保障药剂有效浓度,减少单井施工费用。
4.2 现场应用效果
现场采用评价主要指标为视吸水指数在施工前后的变化,即:视吸水指数=井口日注水量与井口注入压力的比值,井口注入压力为辅助指标。
通过对渤海锦州油田现场实施的防膨井进行统计分析,主要从视吸水指数、井口注入压力、井口注入量进
行分类统计,发现防膨受效明显44井次,见表2,受效不明显19井次见表3。
表2 注水井防膨受效明显井分类类型视吸水指数井次井口日注入量上升,注入压力
下降升高16井口日注入量下降, 注水压力下降幅度比例大于井口注入量下降幅度
升高27井口日注入量升高, 注水压力升高幅度比例小于井口注入量升高幅度升高
1
表3 注水井防膨效果明显井分类类型视吸水指数井次井口日注入量下降,注入压力
升高下降9井口日注入量升高, 注水压力升高幅度比例大于井口注入量升高幅度下降8井口日注入量下降, 注水压力下降幅度比例小于井口注入量下降幅度下降2
分析锦州油田现场数据,防膨受效井评价时应考虑注水水质、油藏对配注量的调整、控制注水压力等相关因素,仅由视吸水指数在防膨前后的变化来评价防膨效果过于片面。
5 结论及建议
1)BHFP-02防膨剂防膨性能优异,耐冲刷。
3%BHFP-02为防膨剂最佳作业用量。
2)现场采用5%+3%+2%的浓度递减防膨剂注入程序,既保证了防膨处理有效半
径内能达到3%左右的药剂浓度,使药剂的防膨性能达到最佳,又可降低了单井施工成本,减少了单井的作业费用。
3)防膨措施应选在油井转注、水井投注、酸化、压裂等涉及储层动用、改造的措施后及时进行防膨作业。
另宜考虑注水水质、注水井工作制度的变化对注水井进行周期性防膨,可保证注水井正常注入。
参考文献
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