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玻璃鱗片涂料是在熱固性樹脂里填充以特殊處理的鱗片狀玻璃(含堿玻璃,C玻璃),同增強用的無堿纖維(無堿玻璃,E玻璃)相比,成份比率完全不同,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。
玻璃鱗片(Glass Flakes)是一種5微米厚的玻璃碎片。它是由1200℃以上的熔融中堿玻璃,經吹泡、冷卻、粉碎、篩選及碾磨等工藝步驟所制得。以這種玻璃鱗片作為填料的防腐涂層,具有很高的粘結力和優良的耐化學藥品及抗老化性能性。
中文名 玻璃鱗片
外文名 Glass Flakes
厚 度 5微米
屬 性 玻璃碎片
作用原理
施工后的玻璃鱗片涂料中,橫縱比高達30-120的扁平型的玻璃鱗片在樹脂中呈平行重疊排列的宮式結構,從而形成致密的防滲層結構。腐蝕介質在固化后的樹脂中的滲透必須經過無數條曲折的途徑,因此在一定厚度的耐腐蝕層中,腐蝕滲透的距離大大的延長,相當于有效地增加了玻璃鱗片防腐層的厚度。
結構
玻璃鱗片的內部結構與玻璃纖維的十分相似,是熔融玻璃處在拉伸力的狀態下,進行急速冷卻而制得。熔點以下一般處在熱力學自由能最低的穩定平衡態。所以玻璃鱗片的性能,與逐漸冷卻的平板玻璃有所不同,它的強度要比普通玻璃板的大得多。 若采用玻璃鱗片制成涂層的填料,作為防腐蝕保護層使用,它亦將比采用云母、硅酸鈣及硅酸鋁等填充材料的,具有更加優越的性能。
由于玻璃鱗片在涂層中是重疊排列的,因此對涂膜的抗滲透性起了很大作用。涂裝方法可采用刷涂、高壓無氣噴涂或輥筒涂裝。
特性
1)對化學介質、氣體、蒸氣的滲透性遠比玻璃鋼襯里小,難以引起水蒸氣擴散現象,這是由于層層重疊排列的玻璃鱗片,使介質滲透距離長的緣故。
2)固化時收縮低,由于分散,粘接面殘余應力小。
3)熱膨脹系數小,粘接熱應力相應也小,耐熱溫度高,耐熱沖擊性能好。
4)力學強度雖不如玻璃鋼襯里,但耐磨性、耐刮擦性能出色,對機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脂的物理混合,是不能充分發揮其性能的,這里還涉及玻璃鱗片的截面問題,玻璃鱗片混合量及混合方法,樹脂的選擇,基體的前處理,底漆的選擇,施工方法等一系列的參數是決定玻璃鱗片涂料的技術關鍵。
3. 玻璃鱗片涂料在日本的應用實例
由于玻璃鱗片涂料具有耐蝕,抗滲透性好,涂膜收縮率低,熱膨脹系數小,固化殘余應力少,耐磨損,施工簡便,易于修補,因而玻璃鱗片涂料在化工、冶金、化纖、電鍍、建筑等行業均有大量應用。特別是在各種海洋工程設備、海上石油天然氣平臺、港灣碼頭及船舶應用更為廣泛,F舉幾個應用實例[5~7]。
1)北陸汽車公路混凝土橋鹽霧腐蝕對策——沿海一側每到冬季,由于飛來的鹽份,不管鋼結構還是混凝土構筑物,成為日本破壞最顯著的地方。北陸汽車公路混凝土橋,1972年開始使用,后來遭鹽霧侵蝕發生破壞,1987年開始修補,修補中使用了環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59.3km的高速公路混凝土橋,為了對付鹽霧,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脂涂料和氟樹脂涂料。
2)沖繩地區的鋼橋防銹蝕調查——沖繩綜合事物局在日本鋼橋專業協會的協助下,進行了防銹蝕性和防風砂磨蝕性的涂裝系列試驗,2年后測定,玻璃鱗片涂料性能最好,環氧樹脂涂料次之,氯化橡膠涂料和鄰苯型不飽和樹脂涂料效果較差。
3)機場聯絡橋的鋼結構防銹蝕方案——關西國際機場聯絡橋的鋼結構,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,為了永久性的防銹蝕需要,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脂是VE和環氧樹脂。下部防銹蝕,提出了飛濺區涂裝乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料(1000um);潮水漲落區域涂裝玻璃鱗片涂料(1090um)。
4)港灣鋼構物防銹蝕方案——日本沿岸開發技術研究中心1986年發表了鋼結構防銹蝕指南,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脂、環氧煤焦油樹脂和玻璃鱗片涂料。
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m3,還建造了210萬m3及510萬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公司生產的玻璃鱗片涂料,5年內施工面積達1.5×106m2。
施工簡介
玻璃鱗片涂料施工簡單,可用刷涂、滾筒涂和高壓無氣噴涂。涂裝前必須進行表面處理,除油后用噴砂、噴丸進行去銹及粗化處理。通常用4號砂或20-40目的石英砂,以5-7kg/cm2壓縮空氣帶動砂粒,砂粒以50~70m/s速度從噴嘴中噴出,表面達SIS Sa2.5規格,清除噴砂后的灰塵,在8h小時內進行涂裝。涂裝一般在干燥天氣進行,溫度5℃以上,相對濕度85%以下。用同一種樹脂或玻璃鱗片(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。
在涂裝時需要留意以下幾點:
a.涂料的充分攪拌;b.涂料基料同固化劑的混合;c.粘度調整;d.活性適用期;e.涂裝機具(機械)的清洗與保養;f.玻璃鱗片尺寸。
關于以上諸點,通常按涂料廠規定進行,逐層施工,直至涂到設計厚度,表面用細料或純樹脂罩光一道。完成涂裝后,在20℃養護48h以上,進行目測是否存在明顯凹凸、脫層、氣泡、開裂、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,用電磁測厚儀測定厚度(鋼結構),用巴柯爾硬度計檢測硬度。對針眼等缺陷處,要認真修補,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。
質量標準
玻璃鱗片涂料用于貯槽內部的耐蝕例子較多,作為外部防銹蝕目的的例證還較少,主要是取決于樹脂的耐候性;同時,作為外部防銹蝕的涂料還有2個問題沒有解決:
a.玻璃鱗片涂料還沒有適當質量標準;b.與富鋅底漆和玻璃鱗片面漆配套也沒有標準,F介紹日本玻璃鱗片涂料標準的部分內容。
結語
上世紀80年代中期,我國從引進的許多日本設備中開始了解和接觸玻璃鱗片涂料,并且開發出與日本相應的各種玻璃鱗片涂料、膠泥,部分取代日本的產品進行維修,取得了良好的效果和工程經驗;華東理工大學華昌公司,蘭州化工機械研究院還分別制訂了二甲苯型不飽和聚酯樹脂(注:含玻璃鱗片涂料)防腐蝕工程技術規程(CECS 73:1995),玻璃鱗片襯里施工技術條件(HG/T 2640-1994),中堿玻璃鱗片(化工部行業標準:HG/T2641-1994)。在玻璃鱗片的生產和研究領域,玻璃鱗片的質量及表面處理能力已達到國際先進水平。相信今后,隨著玻璃鱗片涂料質量的完善和應用推廣的深入,其卓越的防銹蝕性能、抗滲透性能和耐蝕性能必將得到進一步發揮。
對于煙氣脫硫來說, 玻璃鱗片按照其使用部位與特點, 可分為低溫玻璃鱗片、高溫玻璃鱗片和耐磨玻璃鱗片等。低溫玻璃鱗片一般具有優良的耐水汽的滲透性、耐化學性、耐腐蝕性等特點, 使用溫度一般低于100℃, 是脫硫裝置的主要襯里材料, 主要應用于吸收塔的低溫部分、事故漿罐、凈煙氣煙道等部分。高溫玻璃鱗片一般具有優良的耐高溫性能,其長期使用溫度可以達到160℃以上。主要應用于煙氣換熱器與吸收塔之間的原煙氣煙道、吸收塔入口處、煙氣換熱器原煙氣區域以及煙氣出口擋板門后的煙道部分。耐磨玻璃鱗片是特殊配方的鱗片樹脂, 一般添加陶瓷耐磨材料增加耐磨特性。耐磨玻璃鱗片主要應用于吸收塔噴淋部位或漿液磨損嚴重的區域(安裝攪拌器的部位)。
玻璃鱗片涂料是在熱固性樹脂里填充以特殊處理的鱗片狀玻璃(含堿玻璃,C玻璃),同增強用的無堿纖維(無堿玻璃,E玻璃)相比,成份比率完全不同,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。
玻璃鱗片(Glass Flakes)是一種5微米厚的玻璃碎片。它是由1200℃以上的熔融中堿玻璃,經吹泡、冷卻、粉碎、篩選及碾磨等工藝步驟所制得。以這種玻璃鱗片作為填料的防腐涂層,具有很高的粘結力和優良的耐化學藥品及抗老化性能性。
中文名 玻璃鱗片
外文名 Glass Flakes
厚 度 5微米
屬 性 玻璃碎片
作用原理
施工后的玻璃鱗片涂料中,橫縱比高達30-120的扁平型的玻璃鱗片在樹脂中呈平行重疊排列的宮式結構,從而形成致密的防滲層結構。腐蝕介質在固化后的樹脂中的滲透必須經過無數條曲折的途徑,因此在一定厚度的耐腐蝕層中,腐蝕滲透的距離大大的延長,相當于有效地增加了玻璃鱗片防腐層的厚度。
結構
玻璃鱗片的內部結構與玻璃纖維的十分相似,是熔融玻璃處在拉伸力的狀態下,進行急速冷卻而制得。熔點以下一般處在熱力學自由能最低的穩定平衡態。所以玻璃鱗片的性能,與逐漸冷卻的平板玻璃有所不同,它的強度要比普通玻璃板的大得多。 若采用玻璃鱗片制成涂層的填料,作為防腐蝕保護層使用,它亦將比采用云母、硅酸鈣及硅酸鋁等填充材料的,具有更加優越的性能。
由于玻璃鱗片在涂層中是重疊排列的,因此對涂膜的抗滲透性起了很大作用。涂裝方法可采用刷涂、高壓無氣噴涂或輥筒涂裝。
特性
1)對化學介質、氣體、蒸氣的滲透性遠比玻璃鋼襯里小,難以引起水蒸氣擴散現象,這是由于層層重疊排列的玻璃鱗片,使介質滲透距離長的緣故。
2)固化時收縮低,由于分散,粘接面殘余應力小。
3)熱膨脹系數小,粘接熱應力相應也小,耐熱溫度高,耐熱沖擊性能好。
4)力學強度雖不如玻璃鋼襯里,但耐磨性、耐刮擦性能出色,對機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脂的物理混合,是不能充分發揮其性能的,這里還涉及玻璃鱗片的截面問題,玻璃鱗片混合量及混合方法,樹脂的選擇,基體的前處理,底漆的選擇,施工方法等一系列的參數是決定玻璃鱗片涂料的技術關鍵。
3. 玻璃鱗片涂料在日本的應用實例
由于玻璃鱗片涂料具有耐蝕,抗滲透性好,涂膜收縮率低,熱膨脹系數小,固化殘余應力少,耐磨損,施工簡便,易于修補,因而玻璃鱗片涂料在化工、冶金、化纖、電鍍、建筑等行業均有大量應用。特別是在各種海洋工程設備、海上石油天然氣平臺、港灣碼頭及船舶應用更為廣泛,F舉幾個應用實例[5~7]。
1)北陸汽車公路混凝土橋鹽霧腐蝕對策——沿海一側每到冬季,由于飛來的鹽份,不管鋼結構還是混凝土構筑物,成為日本破壞最顯著的地方。北陸汽車公路混凝土橋,1972年開始使用,后來遭鹽霧侵蝕發生破壞,1987年開始修補,修補中使用了環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59.3km的高速公路混凝土橋,為了對付鹽霧,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脂涂料和氟樹脂涂料。
2)沖繩地區的鋼橋防銹蝕調查——沖繩綜合事物局在日本鋼橋專業協會的協助下,進行了防銹蝕性和防風砂磨蝕性的涂裝系列試驗,2年后測定,玻璃鱗片涂料性能最好,環氧樹脂涂料次之,氯化橡膠涂料和鄰苯型不飽和樹脂涂料效果較差。
3)機場聯絡橋的鋼結構防銹蝕方案——關西國際機場聯絡橋的鋼結構,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,為了永久性的防銹蝕需要,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脂是VE和環氧樹脂。下部防銹蝕,提出了飛濺區涂裝乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料(1000um);潮水漲落區域涂裝玻璃鱗片涂料(1090um)。
4)港灣鋼構物防銹蝕方案——日本沿岸開發技術研究中心1986年發表了鋼結構防銹蝕指南,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脂、環氧煤焦油樹脂和玻璃鱗片涂料。
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m3,還建造了210萬m3及510萬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公司生產的玻璃鱗片涂料,5年內施工面積達1.5×106m2。
施工簡介
玻璃鱗片涂料施工簡單,可用刷涂、滾筒涂和高壓無氣噴涂。涂裝前必須進行表面處理,除油后用噴砂、噴丸進行去銹及粗化處理。通常用4號砂或20-40目的石英砂,以5-7kg/cm2壓縮空氣帶動砂粒,砂粒以50~70m/s速度從噴嘴中噴出,表面達SIS Sa2.5規格,清除噴砂后的灰塵,在8h小時內進行涂裝。涂裝一般在干燥天氣進行,溫度5℃以上,相對濕度85%以下。用同一種樹脂或玻璃鱗片(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。
在涂裝時需要留意以下幾點:
a.涂料的充分攪拌;b.涂料基料同固化劑的混合;c.粘度調整;d.活性適用期;e.涂裝機具(機械)的清洗與保養;f.玻璃鱗片尺寸。
關于以上諸點,通常按涂料廠規定進行,逐層施工,直至涂到設計厚度,表面用細料或純樹脂罩光一道。完成涂裝后,在20℃養護48h以上,進行目測是否存在明顯凹凸、脫層、氣泡、開裂、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,用電磁測厚儀測定厚度(鋼結構),用巴柯爾硬度計檢測硬度。對針眼等缺陷處,要認真修補,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。
質量標準
玻璃鱗片涂料用于貯槽內部的耐蝕例子較多,作為外部防銹蝕目的的例證還較少,主要是取決于樹脂的耐候性;同時,作為外部防銹蝕的涂料還有2個問題沒有解決:
a.玻璃鱗片涂料還沒有適當質量標準;b.與富鋅底漆和玻璃鱗片面漆配套也沒有標準,F介紹日本玻璃鱗片涂料標準的部分內容。
結語
上世紀80年代中期,我國從引進的許多日本設備中開始了解和接觸玻璃鱗片涂料,并且開發出與日本相應的各種玻璃鱗片涂料、膠泥,部分取代日本的產品進行維修,取得了良好的效果和工程經驗;華東理工大學華昌公司,蘭州化工機械研究院還分別制訂了二甲苯型不飽和聚酯樹脂(注:含玻璃鱗片涂料)防腐蝕工程技術規程(CECS 73:1995),玻璃鱗片襯里施工技術條件(HG/T 2640-1994),中堿玻璃鱗片(化工部行業標準:HG/T2641-1994)。在玻璃鱗片的生產和研究領域,玻璃鱗片的質量及表面處理能力已達到國際先進水平。相信今后,隨著玻璃鱗片涂料質量的完善和應用推廣的深入,其卓越的防銹蝕性能、抗滲透性能和耐蝕性能必將得到進一步發揮。
對于煙氣脫硫來說, 玻璃鱗片按照其使用部位與特點, 可分為低溫玻璃鱗片、高溫玻璃鱗片和耐磨玻璃鱗片等。低溫玻璃鱗片一般具有優良的耐水汽的滲透性、耐化學性、耐腐蝕性等特點, 使用溫度一般低于100℃, 是脫硫裝置的主要襯里材料, 主要應用于吸收塔的低溫部分、事故漿罐、凈煙氣煙道等部分。高溫玻璃鱗片一般具有優良的耐高溫性能,其長期使用溫度可以達到160℃以上。主要應用于煙氣換熱器與吸收塔之間的原煙氣煙道、吸收塔入口處、煙氣換熱器原煙氣區域以及煙氣出口擋板門后的煙道部分。耐磨玻璃鱗片是特殊配方的鱗片樹脂, 一般添加陶瓷耐磨材料增加耐磨特性。耐磨玻璃鱗片主要應用于吸收塔噴淋部位或漿液磨損嚴重的區域(安裝攪拌器的部位)。