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CIPP树脂及其固化中的排放

x2 2023-06-06 09:34:09 评论（0）

CIPP中树脂的作用

在过去的40多年里，原位固化管道（CIPP）工艺是管道非开挖修复的一种主要方法。该工艺主要优点是节省时间、能源和成本，并大大减少了社会的影响。CIPP工艺中的一种重要材料是树脂成分，所用聚合物的化学结构有助于该工艺的整体可操作性。下面简单介绍所使用树脂的差异以及如何正确选择树脂。

聚酯、乙烯基酯和环氧树脂构成了CIPP工艺中使用的大部分热固性树脂。聚酯树脂和乙烯基酯树脂的化学成分相似，环氧树脂则使用不同的化学成分。所有提到的树脂都表现出类似的机械性能、耐腐蚀性和正确使用的预期寿命。

聚酯树脂是通过一种叫做 "羟醛缩合 "的化学方法生产的。这种反应的成分是酸和多元醇，通过各种催化剂系统一起反应。当树脂供应商谈到 "间苯二甲酸 "或 "邻苯二甲酸 "树脂时，供应商告诉我们的是树脂中的酸成分。在某些情况下，供应商可能将树脂称为间苯二甲酸 - 新戊二醇（NPG/Iso）或邻苯二甲酸 - 新戊二醇（NPG/Ortho）树脂，供应商告诉我们的是聚合物中的多元醇和酸成分。这个初始反应并不是制造CIPP工艺中使用的最终产品的最后一步。这种 "加合物 "通常是一种结晶性固体，很难用于成型应用，需要与反应性稀释剂混合。稀释剂将使树脂在室温下成为一个液体系统，将参与反应、并交联提供更好的机械性能。苯乙烯是制造这些聚合物时最常用的反应性稀释剂，如果使用得当，它的成本最低，反应性最强，也最安全。也有非苯乙烯的反应性稀释剂，有些是非挥发性有机化合物（非VOC）。树脂供应商提供这些成分的众多组合。选择哪种树脂用于CIPP工艺，主要根据工艺所需的最终性能要求。

对于CIPP工艺的处理，所用的树脂必须具有适当的液体浓度。它必须正确地润湿软管材料，没有空气和空隙，在快速处理时不会从软管中流出。树脂还必须足够稳定，在整个润湿、运输到施工现场和安装过程中依然保持液体状态。该树脂还必须使用问题风险小的引发剂系统。在热固化CIPP固化过程中，引发剂曾经出现了混合不良的问题。其他热固化引发剂已被证明无法为该工艺提供适当的存储时间（罐寿命）。事实证明，热固化树脂领域较新的引发剂产品可以将这些问题的风险降到最低。紫外线（UV）固化树脂/软管系统往往可以直接从软管制造商那里获得，承包商不需要参与该部分工艺。这些紫外线固化系统在正确储存的情况下，其罐寿命明显延长，但加工过程略有不同，紫外线固化系统为适用尺寸的衬里提供了快速的固化。在考虑这种工艺时，必须考虑衬里直径和厚度的限制。

固化后衬里的最终性能通常在业主的合同文件中规定。这些性能通常还包括机械性能、抗腐蚀和预期使用寿命要求。对于CIPP树脂制造商提供的几乎所有商业化的树脂，树脂配方都是为了满足这些需求。承包商的安装要求，如衬垫厚度、无空气空隙、皱褶和起泡等，一般不取决于树脂的具体性能。

虽然上面描述的是聚酯和乙烯基酯树脂，但环氧树脂在化学上有所不同。环氧树脂是100%的固体，而不像大多数聚酯和乙烯基酯树脂那样含有活性稀释剂。环氧树脂是由环氧化物和固化剂组成的双组分体系。根据不同的配方，环氧树脂体系中的环氧化物和固化剂的比例也不同。有些配方是1：2，有些是2：1，等等。一般来说，环氧树脂系统和乙烯基酯树脂系统具有类似的机械、耐腐蚀和预期使用寿命的特性。环氧树脂系统的罐寿命通常比聚酯和乙烯基酯树脂系统的要短。

随着人们对使用CIPP方法改造饮用水系统的重视，树脂制造商已经做了很多工作，以开发用户友好的树脂系统，并符合饮用水要求和认证。环氧树脂目前在饮用水和其他压力管道应用中使用。乙烯基酯树脂与较新的反应性稀释剂也被用于紫外线固化系统，并将很快被用于热固化系统。

树脂配方已经发展到可以在CIPP过程中更好地发挥作用。随着新的引发剂、可持续原材料、非VOC添加剂和其他改进，CIPP工艺的工作会变得更容易、更可靠以缓解和减少对人类健康和环境污染的担忧。

CIPP固化中的排放

研究项目介绍

项目名称：原位固化管道(CIPP)修复排放研究（项目编号 5216）

研究投资：784520美元

完成年份：2026（进行中）

开始日期：2023年4月1日

首席研究员：默罕默德·纳杰菲

受委托单位：德克萨斯大学阿灵顿分校

摘要

原位固化管道（CIPP）技术的开发是为了修复退化的供水和污水管道。随着技术的发展，不同的修复材料和固化方法已经被开发出来，这不仅是出于功能上的考虑，也是为了解决与该过程相关的潜在有毒化学品的释放和接触。

目标

本研究的总体目标是开发一个重要的基线和比较数据集，以评估与最广泛使用的CIPP技术（四种树脂和三种固化方法）相关的空气排放，特别是挥发性有机化合物（VOC），以确定工人和/或公众的潜在VOC接触途径。

背景

美国各地的公用事业部门采用原位固化管道(CIPP)作为一种有效的、具有成本竞争力的替代方案，来修复和恢复水和废水输送管道，以及其他相关的应用。CIPP工艺需要一个衬里、一种树脂、一种活化剂和一种固化方法。树脂可分为三大类：聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。固化方法各不相同，包括热水、蒸汽和紫外（UV）光，以支持液体树脂硬化成最终产品。作为CIPP工艺的一部分，一些树脂和活化剂含有《清洁空气法》规定的空气污染物。美国环境保护局（USEPA）、职业安全与健康管理局（OSHA）和美国国立卫生研究院（NIH）已经确定了适用的空气污染物的暴露限制。安装和固化过程有可能向空气中释放各种VOC。

方法

在DC Water和Mohammad Najafi博士（德克萨斯大学阿灵顿分校地下基础设施和研究中心（CUIRE）主任）的领导下，该项目将收集和汇编来自多个公用事业的排放数据，包括三种固化方法以及苯乙烯和非苯乙烯树脂，以便与适用的暴露限制进行比较。采样将包括各建筑工地和周围的地点，专门用于了解潜在的VOC排放。

将在全国范围内选择12至15个测试地点（工作现场），以充分调查一系列适用的树脂（聚酯树脂、苯乙烯乙烯基酯、非苯乙烯乙烯基酯、非苯乙烯环氧树脂）和固化方法（蒸汽、水、紫外线）。在每个选定地点的安装程序将被核实为符合全国下水道服务公司协会（NASSCO）的指导方针和OSHA要求。对于至少一种树脂和固化方法的组合，将测试具有2倍比率直径的管道范围（例如，12英寸直径和24英寸直径），以评估管道直径对排放的影响。

研究中最关键的部分是确保项目地点之间的一致性和可比性。现场研究小组由来自德克萨斯大学阿灵顿分校Mohammad Najafi博士的研究小组的专家组成。作为CUIRE的主任，Najafi博士已经组建了行业领先的专业学术汇编，能够实施复杂的现场活动，以满足这项研究的目标。CUIRE团队已经开展了许多类似的现场活动，并将利用这些经验来开发和实施监测活动，以收集和分析所需的数据，确定与CIPP有关的空气排放的影响。这项研究可能会与各监管机构协调进行。

来源：上海福安管道技术

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