施工后的玻璃鳞片涂料中,横纵比高达30-120的扁平型的玻璃鳞片在树脂中呈平行重叠排列的宫式结构,从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的树脂中的渗透必须经过无数条曲折的途径,因此在一定厚度的耐腐蚀层中,腐蚀渗透的距离大大的延长,相当于有效地增加了 玻璃鳞片防腐层的厚度。
玻璃鳞片的内部结构与玻璃纤维的十分相似,是熔融玻璃处在拉伸力的状态下,进行急速冷却而制得。熔点以下一般处 在热力学最低的稳定。所以玻璃鳞片的性能,与逐渐冷却的有所不同,它的强度要比普通玻璃板的大得多。 若采用玻璃鳞片制成涂层的填料,作为防腐蚀保护层使用,它亦将比采用云母、及等填充材料的,具有更加优越的性能。
玻璃种类 SiO2 CaO MgO B2O3 K2O BaO
C玻璃 64.6 4.2 13.4 3.3 4.3 9.3 0.9
E玻璃 54.2 14.6 21.1 0.3 9.0 0.5 0.3
表1玻璃鳞片的玻璃组成 (%)
由于玻璃鳞片在涂层中是重叠排列的,因此对涂膜的抗渗透性起了很大作用。涂装方法可采用刷涂、高压无气喷涂或辊筒涂装。
玻璃种类 10%HCl 10% 10% 28% H2O
C玻璃 0.42 4.08 2.43 4.35 1.25 0.95
E玻璃 0.78 43.88 42.74 40.2 0.66 0.64
注:测试数据为9.5um厚涂膜在96℃的各种介质中浸泡24h后的失重百分比。
表2玻璃的耐蚀性 (%)
1)对化学介质、气体、蒸气的渗透性远比玻璃钢衬里小,难以引起水蒸气,这是由于层层重叠排列的玻璃鳞片,使介质渗透距离长的缘故。
2)固化时收缩低,由于分散,粘接面小。
3)小,粘接相应也小,耐热温度高,耐热冲击性能好。
4)力学强度虽不如玻璃钢衬里,但耐磨性、耐刮擦性能出色,对机械损伤也只限于局部。
5)玻璃鳞片涂料施工工艺性能也很好。
玻璃鳞片涂料若仅是玻璃鳞片和树脂的物理混合,是不能充分发挥其性能的,这里还涉及玻璃鳞片的截面问题,玻璃鳞片混合量及混合方法,树脂的选择,基体的前处理,底漆的选择,施工方法等一系列的参数是决定玻璃鳞片涂料的技术关键。关于玻璃鳞片涂料品种及特性见表3,其物理性能见表4。
树脂种类 型号 适用范围 耐热性/℃
日本FUJI 中国华昌 液相 气相
间苯型UP #3 - 耐酸 80 90
双酚型UP #4 - 耐酸、耐碱 80 90
型UP - FX 耐酸、耐碱、盐雾 80 90
环氧树脂 #106 FE 耐水、耐弱酸、耐碱、耐盐 78 80
乙烯基酯树脂 #5R FV-5 耐酸、耐碱 90 100
#6H FV-1 耐酸、耐热、耐溶剂 120 150
#6R FV-2 耐强酸、耐碱、难燃性 110 130
#7H MW-2 耐酸、耐碱、耐热 110 140
表3玻璃鳞片涂料的品种及特性
3. 玻璃鳞片涂料在日本的应用实例
由于玻璃鳞片涂料具有耐蚀,抗渗透性好,涂膜低,热膨胀系数小,固化残余应力少,耐磨损,施工简便,易于修补,因而玻璃鳞片涂料在化工、冶金、化纤、电镀、建筑等行业均有大量应用。特别是在各种海洋工程设备、海上石油天然气平台、港湾码头及船舶应用更为广泛。现举几个应用实例[5~7]。
1)北陆汽车公路混凝土桥盐雾腐蚀对策——沿海一侧每到冬季,由于飞来的盐份,不管钢结构还是混凝土构筑物,成为日本破坏最显著的地方。北陆汽车公路混凝土桥,1972年开始使用,后来遭盐雾侵蚀发生破坏,1987年开始修补,修补中使用了环氧玻璃鳞片涂料和乙烯基酯玻璃鳞片涂料,涂膜厚1000um。同年完成的从上越市至富山朝日镇59.3km的高速公路混凝土桥,为了对付盐雾,使用了乙烯基酯玻璃鳞片涂料涂装,在玻璃鳞片涂料上又涂涂料和。
2)冲绳地区的防锈蚀调查——冲绳综合事物局在日本钢桥专业协会的协助下,进行了防锈蚀性和防风砂磨蚀性的涂装系列试验,2年后测定,玻璃鳞片涂料性能最好,次之,氯化橡胶涂料和邻苯型涂料效果较差。
3)机场联络桥的钢结构防锈蚀方案——关西国际机场联络桥的钢结构,提出了使用玻璃鳞片涂料的方案。铁道纵桁上面,使用后更换涂料困难,为了永久性的防锈蚀需要,采用了玻璃鳞片涂料和聚氨酯涂料,为1090um的方案,其中使用的玻璃鳞片涂料的树脂是VE和环氧树脂。下部防锈蚀,提出了飞溅区涂装乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料和聚氨酯涂料(1000um);潮水涨落区域涂装玻璃鳞片涂料(1090um)。
4)港湾钢构物防锈蚀方案——日本沿岸开发技术研究中心1986年发表了钢结构防锈蚀指南,其中海上大气部、海水飞溅部、潮水涨落部及海水中部位推荐乙烯基酯树脂、环氧煤焦油树脂和玻璃鳞片涂料。
5)石油贮槽底板防锈蚀——石油基地(金武湾)石油贮槽高22m,直径80m,浮屋顶式贮藏量为10万m3,还建造了210万m3及510万m3的石油贮槽,其底板采用玻璃鳞片涂料防锈蚀,使用日本高分子化学公司生产的玻璃鳞片涂料,5年内施工面积达1.5×106m2。
玻璃鳞片涂料施工简单,可用刷涂、滚筒涂和高压无气喷涂。涂装前必须进行表面处理,除油后用喷砂、进行去锈及粗化处理。通常用4号砂或20-40目的,以5-7kg/cm2压缩空气带动砂粒,砂粒以50~70m/s速度从喷嘴中喷出,表面达SIS Sa2.5规格,清除喷砂后的灰尘,在8h小时内进行涂装。涂装一般在干燥天气进行,温度5℃以上,相对湿度85%以下。用同一种树脂或玻璃鳞片(粒度较小的)作底漆,厚度为50微米,在底漆指触干燥后就涂玻璃鳞片涂料。在涂装时需要留意以下几点:
a.涂料的充分搅拌;b.涂料基料同的混合;c.粘度调整;d.活性适用期;e.涂装机具(机械)的清洗与保养;f.玻璃鳞片尺寸。
关于以上诸点,通常按规定进行,逐层施工,直至涂到设计厚度,表面用细料或纯树脂罩光一道。完成涂装后,在20℃养护48h以上,进行目测是否存在明显凹凸、脱层、气泡、开裂、异物夹人及不固化缺陷。再用放电式脉冲针孔仪检查针眼、孔隙,用电磁测定厚度(钢结构),用巴柯尔检测硬度。对针眼等缺陷处,要认真修补,首先将缺陷及周围处加工成钵状,铲去原涂层,打毛粗化处理,涂底涂层后再涂玻璃鳞片涂料。
玻璃鳞片涂料用于贮槽内部的耐蚀例子较多,作为外部防锈蚀目的的例证还较少,主要是取决于树脂的;同时,作为外部防锈蚀的涂料还有2个问题没有解决:
a.玻璃鳞片涂料还没有适当质量标准;b.与和玻璃鳞片面漆配套也没有标准。现介绍日本玻璃鳞片涂料标准的部分内容,见表5。
项目 质量标准
在容器中的状态 主剂、固化剂加入混合时没有结块,质地均匀
混合性 能均匀混合
涂膜的外观 与样板相比差异不大
性 垂直面500um厚涂装无流挂、无裂纹、无剥落
适用期 20℃时使用2h以上
耐冲击性 500g重钢球从500mm高落下冲击涂膜,无裂纹、无剥落
16h以内
玻璃鳞片含量 20%以上
注:1)适用范围:本标准是玻璃鳞片涂料的标准,包括玻璃鳞片涂料、环氧玻璃鳞片涂料、乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料;2)玻璃鳞片涂料的质量必须符合上述标准。
表5玻璃鳞片涂料的质量标准
上世纪80年代中期,我国从引进的许多日本设备中开始了解和接触玻璃鳞片涂料,并且开发出与日本相应的各种玻璃鳞片涂料、胶泥,部分取代日本的产品进行维修,取得了良好的效果和工程经验;华东理工大学华昌公司,兰州化工还分别制订了型(注:含玻璃鳞片涂料)防腐蚀工程技术规程(CECS 73:1995),玻璃鳞片衬里施工技术条件(HG/T 2640-1994),中碱玻璃鳞片(行业标准:HG/T2641-1994)。在玻璃鳞片的生产和研究领域,玻璃鳞片的质量及表面处理能力已达到国际先进水平。相信今后,随着玻璃鳞片涂料质量的完善和应用推广的深入,其卓越的防锈蚀性能、抗渗透性能和耐蚀性能必将得到进一步发挥。
对于来说, 玻璃鳞片按照其使用部位与特点, 可分为低温玻璃鳞片、高温玻璃鳞片和耐磨玻璃鳞片等。低温玻璃鳞片一般具有优良的耐水汽的渗透性、耐化学性、耐腐蚀性等特点, 使用温度一般低于100℃, 是脱硫装置的主要衬里材料, 主要应用于的低温部分、事故浆罐、净烟气烟道等部分。高温玻璃鳞片一般具有优良的耐高温性能,其长期使用温度可以达到160℃以上。主要应用于烟气换热器与吸收塔之间的原烟气烟道、吸收塔入口处、烟气换热器原烟气区域以及烟气出口挡板门后的烟道部分。耐磨玻璃鳞片是特殊配方的鳞片树脂, 一般添加陶瓷增加耐磨特性。耐磨玻璃鳞片主要应用于吸收塔喷淋部位或浆液磨损严重的区域(安装的部位)。