前言
玻璃鱗片涂料(樹(shù)脂襯里技術(shù))首先是由美國(guó)開(kāi)發(fā)出來(lái)的。20世紀(jì)50年代中期Owens Corning玻璃纖維公司推出了一種含有玻璃鱗片的樹(shù)脂襯里材料[3]。據(jù)報(bào)道，這是一種適用于船殼以及化學(xué)品儲(chǔ)罐、化工廠塔器和槽體的優(yōu)良襯里材料，這種材料能耐環(huán)境介質(zhì)的滲透，有助于延長(zhǎng)襯里壽命。同期，日本開(kāi)始研究一種性能優(yōu)于一般不飽和聚酯樹(shù)脂(UP)的環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂(VE)。1967年，F(xiàn)UJI樹(shù)脂公司開(kāi)發(fā)成功VE玻璃鱗片涂料，使用了日本板硝子公司的玻璃鱗片，以高粘度施工的襯里形式成功應(yīng)用于煙氣脫硫裝置，開(kāi)始了實(shí)用化，該技術(shù)還出口海外。
20世紀(jì)80年代初，我國(guó)貴溪冶煉廠的煙氣脫硫裝置就是由該公司提供的VE玻璃鱗片襯里[1]。1972年日本三菱樹(shù)脂公司、日本高分子化學(xué)公司引入Ceilcote公司技術(shù)，東洋橡膠工業(yè)公司輸入了Heill公司技術(shù)，開(kāi)始了大規(guī)模的研發(fā)和應(yīng)用。一方面，由于玻璃鱗片涂料(襯里)是以毫米為單位的高厚膜涂層，非常適合苛刻的腐蝕環(huán)境，如海洋鹽蝕區(qū)域、各類化學(xué)儲(chǔ)罐、海上建筑、海岸混凝土建筑等；
另一方面，日本四面環(huán)海，特殊的地理環(huán)境迫使其對(duì)長(zhǎng)期而有效玻璃鱗片涂料倍加重視。對(duì)于樹(shù)脂襯里薄膜技術(shù)的評(píng)價(jià)，日本目前處于地位[2]。日本于1974年由樹(shù)脂襯里工業(yè)協(xié)會(huì)成立了“薄片襯里技術(shù)研究會(huì)"，通過(guò)滲透擴(kuò)散理論進(jìn)行了合理的解釋，積極開(kāi)展樹(shù)脂鱗片襯里技術(shù)和薄片襯里工藝的研究開(kāi)發(fā)，并擴(kuò)大了玻璃鱗片涂料的應(yīng)用范圍。2玻璃鱗片涂料概述玻璃鱗片涂料是在熱固性樹(shù)脂里填充以特殊處理的鱗片狀玻璃(含堿玻璃，C玻璃)，同增強(qiáng)用的無(wú)堿纖維(無(wú)堿玻璃，E玻璃)相比，成份比率*不同，其組成如表1所示，這些組成的不同，影響了玻璃的各種特性，特別是耐酸性有很大的差異，其特性如表2所示。表1 玻璃鱗片的玻璃組成 (%)玻璃種類SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOB2O3Na2CO3K2OBaOC玻璃64.64.213.43.34.39.30.9E玻璃54.214.621.10.39.00.50.3由于玻璃鱗片在涂層中是重疊排列的，因此對(duì)涂膜的抗?jié)B透性起了很大作用。涂裝方法可采用刷涂、高壓無(wú)氣噴涂或輥筒涂裝。表2 玻璃的耐蝕性 (%)玻璃種類冰醋酸10%HCl10%H2SO410%HNO328%NH4OHH2OC玻璃0.424.082.434.351.250.95E玻璃0.7843.8842.7440.20.660.64注：測(cè)試數(shù)據(jù)為9.5um厚涂膜在96℃的各種介質(zhì)中浸泡24h后的失重百分比。玻璃鱗片涂料的特性[2-4]：1)對(duì)化學(xué)介質(zhì)、氣體、蒸氣的滲透性遠(yuǎn)比玻璃鋼襯里小，難以引起水蒸氣擴(kuò)散現(xiàn)象，這是由于層層重疊排列的玻璃鱗片，使介質(zhì)滲透距離長(zhǎng)的緣故。2)固化時(shí)收縮低，由于分散，粘接面殘余應(yīng)力小。3)熱膨脹系數(shù)小，粘接熱應(yīng)力相應(yīng)也小，耐熱溫度高，耐熱沖擊性能好。4)力學(xué)強(qiáng)度雖不如玻璃鋼襯里，但耐磨性、耐刮擦性能出色，對(duì)機(jī)械損傷也只限于局部。5)玻璃鱗片涂料施工工藝性能也很好。玻璃鱗片涂料若僅是玻璃鱗片和樹(shù)脂的物理混合，是不能充分發(fā)揮其性能的，這里還涉及玻璃鱗片的截面問(wèn)題，玻璃鱗片混合量及混合方法，樹(shù)脂的選擇，基體的前處理，底漆的選擇，施工方法等一系列的參數(shù)是決定玻璃鱗片涂料的技術(shù)關(guān)鍵。關(guān)于玻璃鱗片涂料品種及特性見(jiàn)表3，其物理性能見(jiàn)表4。表3 玻璃鱗片涂料的品種及特性樹(shù)脂種類型號(hào)適用范圍耐熱性/℃日本FUJI中國(guó)華昌液相氣相間苯型UP#3-耐酸8090雙酚型UP#4-耐酸、耐堿8090二甲苯型UP-FX耐酸、耐堿、鹽霧8090環(huán)氧樹(shù)脂#106FE耐水、耐弱酸、耐堿、耐鹽7880乙烯基酯樹(shù)脂#5RFV-5耐酸、耐堿90100#6HFV-1耐酸、耐熱、耐溶劑120150#6RFV-2耐強(qiáng)酸、耐堿、難燃性110130#7HMW-2耐酸、耐堿、耐熱1101403玻璃鱗片涂料在日本的應(yīng)用實(shí)例由于玻璃鱗片涂料具有耐蝕，抗?jié)B透性好，涂膜收縮率低，熱膨脹系數(shù)小，固化殘余應(yīng)力少，耐磨損，施工簡(jiǎn)便，易于修補(bǔ)，因而玻璃鱗片涂料在化工、冶金、化纖、電鍍、建筑等行業(yè)均有大量應(yīng)用。特別是在各種海洋工程設(shè)備、海上石油天然氣平臺(tái)、港灣碼頭及船舶應(yīng)用更為廣泛?，F(xiàn)舉幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例[5～7]。表4 玻璃鱗片涂料的物理性能(以#6R為例)物理性能測(cè)定方法指標(biāo)拉伸強(qiáng)度/Mpa-40斷裂延伸率/%-0.4彎曲強(qiáng)度/Mpa-80彎曲彈性模量/Mpa-8粘結(jié)強(qiáng)度/Mpa-13彎曲性/(°)拉伸剪斷4°裂縫耐沖擊性/(kg?cm)4.5mm鐵板450mm跨度0.5×40裂縫錐度磨損減量/mg-40熱膨脹系數(shù)/(1?℃-1)CS-17 1000g 1000周期2×10-5固化收縮力/Mpa-0.2蒸汽透過(guò)率g/(in2?h?mmHg)涂膜收縮法ASTM-E-96-660.011)北陸汽車公路混凝土橋鹽霧腐蝕對(duì)策——沿海一側(cè)每到冬季，由于飛來(lái)的鹽份，不管鋼結(jié)構(gòu)還是混凝土構(gòu)筑物，成為日本破壞zui顯著的地方。北陸汽車公路混凝土橋，1972年開(kāi)始使用，后來(lái)遭鹽霧侵蝕發(fā)生破壞，1987年開(kāi)始修補(bǔ)，修補(bǔ)中使用了環(huán)氧玻璃鱗片涂料和乙烯基酯玻璃鱗片涂料，涂膜厚1000um。同年完成的從新瀉縣上越市至富山朝日鎮(zhèn)59.3km的高速公路混凝土橋，為了對(duì)付鹽霧，使用了乙烯基酯玻璃鱗片涂料涂裝，在玻璃鱗片涂料上又涂聚氨酯樹(shù)脂涂料和氟樹(shù)脂涂料。2)沖繩地區(qū)的鋼橋防銹蝕調(diào)查——沖繩綜合事物局在日本鋼橋?qū)I(yè)協(xié)會(huì)的協(xié)助下，進(jìn)行了防銹蝕性和防風(fēng)砂磨蝕性的涂裝系列試驗(yàn)，2年后測(cè)定，玻璃鱗片涂料性能，環(huán)氧樹(shù)脂涂料次之，氯化橡膠涂料和鄰苯型不飽和樹(shù)脂涂料效果較差。3)機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)橋的鋼結(jié)構(gòu)防銹蝕方案——關(guān)西機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)橋的鋼結(jié)構(gòu)，提出了使用玻璃鱗片涂料的方案。鐵道縱桁上面，使用后更換涂料困難，為了*性的防銹蝕需要，采用了玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料，涂膜厚度為1090um的方案，其中使用的玻璃鱗片涂料的樹(shù)脂是VE和環(huán)氧樹(shù)脂。下部防銹蝕，提出了飛濺區(qū)涂裝乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料(1000um)；潮水漲落區(qū)域涂裝玻璃鱗片涂料(1090um)。4)港灣鋼構(gòu)物防銹蝕方案——日本沿岸開(kāi)發(fā)技術(shù)研究中心1986年發(fā)表了鋼結(jié)構(gòu)防銹蝕指南，其中海上大氣部、海水飛濺部、潮水漲落部及海水中部位推薦乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧煤焦油樹(shù)脂和玻璃鱗片涂料。5)石油貯槽底板防銹蝕——日本沖繩石油基地(金武灣)石油貯槽高22m，直徑80m，浮屋頂式貯藏量為10萬(wàn)m3，還建造了210萬(wàn)m3及510萬(wàn)m3的石油貯槽，其底板采用玻璃鱗片涂料防銹蝕，使用日本高分子化學(xué)公司生產(chǎn)的玻璃鱗片涂料，5年內(nèi)施工面積達(dá)1.5×106m2。4玻璃鱗片涂料施工簡(jiǎn)介玻璃鱗片涂料施工簡(jiǎn)單，可用刷涂、滾筒涂和高壓無(wú)氣噴涂。涂裝前必須進(jìn)行表面處理，除油后用噴砂、噴丸進(jìn)行去銹及粗化處理。通常用4號(hào)砂或20-40目的石英砂，以5-7kg/cm2壓縮空氣帶動(dòng)砂粒，砂粒以50～70m/s速度從噴嘴中噴出，表面達(dá)SIS Sa2.5規(guī)格，清除噴砂后的灰塵，在8h小時(shí)內(nèi)進(jìn)行涂裝。涂裝一般在干燥天氣進(jìn)行，溫度5℃以上，相對(duì)濕度85%以下。用同一種樹(shù)脂或玻璃鱗片(粒度較小的)作底漆，厚度為50微米，在底漆指觸干燥后就涂玻璃鱗片涂料。在涂裝時(shí)需要留意以下幾點(diǎn)：a.涂料的充分?jǐn)嚢?；b.涂料基料同固化劑的混合；c.粘度調(diào)整；d.活性適用期；e.涂裝機(jī)具(機(jī)械)的清洗與保養(yǎng)；f.玻璃鱗片尺寸。關(guān)于以上諸點(diǎn)，通常按涂料廠規(guī)定進(jìn)行，逐層施工，直至涂到設(shè)計(jì)厚度，表面用細(xì)料或純樹(shù)脂罩光一道。完成涂裝后，在20℃養(yǎng)護(hù)48h以上，進(jìn)行目測(cè)是否存在明顯凹凸、脫層、氣泡、開(kāi)裂、異物夾人及不固化缺陷。再用放電式脈沖電火花針孔儀檢查針眼、孔隙，用電磁測(cè)厚儀測(cè)定厚度(鋼結(jié)構(gòu))，用巴柯?tīng)栍捕扔?jì)檢測(cè)硬度。對(duì)針眼等缺陷處，要認(rèn)真修補(bǔ)，首先將缺陷及周圍處加工成缽狀，鏟去原涂層，打毛粗化處理，涂底涂層后再涂玻璃鱗片涂料。5玻璃鱗片涂料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)玻璃鱗片涂料用于貯槽內(nèi)部的耐蝕例子較多，作為外部防銹蝕目的的例證還較少，主要是取決于樹(shù)脂的耐候性；同時(shí)，作為外部防銹蝕的涂料還有2個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決：a.玻璃鱗片涂料還沒(méi)有適當(dāng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；b.目前與富鋅底漆和玻璃鱗片面漆配套也沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)介紹日本玻璃鱗片涂料標(biāo)準(zhǔn)的部分內(nèi)容，見(jiàn)表5。表5 玻璃鱗片涂料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在容器中的狀態(tài)主劑、固化劑加入混合時(shí)沒(méi)有結(jié)塊，質(zhì)地均勻混合性能均勻混合涂膜的外觀與樣板相比差異不大厚涂性垂直面500um厚涂裝無(wú)流掛、無(wú)裂紋、無(wú)剝落適用期20℃時(shí)使用2h以上耐沖擊性500g重鋼球從500mm高落下沖擊涂膜，無(wú)裂紋、無(wú)剝落干燥時(shí)間16h以內(nèi)玻璃鱗片含量20%以上注：1)適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)是玻璃鱗片涂料的標(biāo)準(zhǔn)，包括不飽和聚酯玻璃鱗片涂料、環(huán)氧玻璃鱗片涂料、乙烯基酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料；2)玻璃鱗片涂料的質(zhì)量必須符合上述標(biāo)準(zhǔn)。6結(jié)語(yǔ)上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)從引進(jìn)的許多日本設(shè)備中開(kāi)始了解和接觸玻璃鱗片涂料，并且開(kāi)發(fā)出與日本相應(yīng)的各種玻璃鱗片涂料、膠泥，部分取代日本的產(chǎn)品進(jìn)行維修，取得了良好的效果和工程經(jīng)驗(yàn)；華東理工大學(xué)華昌公司及蘭州化工機(jī)械研究院還分別制訂了二甲苯型不飽和聚酯樹(shù)脂(注：含玻璃鱗片涂料)防腐蝕工程技術(shù)規(guī)程(CECS 73：1995)，玻璃鱗片襯里施工技術(shù)條件(HG/T 2640-1994)，中堿玻璃鱗片(化工部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：HG/T2641-1994)。在玻璃鱗片的生產(chǎn)和研究領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)玻璃鱗片的質(zhì)量及表面處理能力已達(dá)到*水平。相信今后，隨著玻璃鱗片涂料質(zhì)量的完善和應(yīng)用推廣的深入，其的防銹蝕性能、抗?jié)B透性能和耐蝕性能必將得到進(jìn)一步發(fā)揮。
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