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玻璃鳞片涂料(树脂衬里技术)首先是由美国开发出来的。20世纪50年代中期Owens Corning玻璃纤维公司推出了一种含有玻璃鳞片的树脂衬里材料。这是一种适用于船壳以及化学品储罐、化工厂塔器和槽体的优良衬里材料,这种材料能耐环境介质的渗透,有助于延长衬里寿命。
一、前言
同期,日本开始研究一种性能优于一般不饱和聚酯树脂(UP)的环氧乙烯基酯树脂(VE)。1967年FUJI树脂公司开发成功VE玻璃鳞片涂料,使用了日本板硝子公司独创的玻璃鳞片,以高粘度施工的衬里形式成功应用于烟气脱硫装置,开始了实用化,该技术还出口海外。20世纪80年代初,我国贵溪冶炼厂的烟气脱硫装置就是由该公司提供的VE玻璃鳞片衬里。
1972年日本三菱树脂公司、日本高分子化学公司引入Ceilcote公司技术,东洋橡胶工业公司输入了Heill公司技术,开始了大规模的研发和应用。一方面,由于玻璃鳞片涂料(衬里)是以毫米为单位的高厚膜涂层,非常适合苛刻的腐蚀环境,如海洋盐蚀区域、各类化学储罐、海上建筑、海岸混凝土建筑等;另一方面日本四面环海,特殊的地理环境迫使其对长期而有效玻璃鳞片涂料倍加重视。
对于树脂衬里薄膜技术的评价,日本目前处于领先地位。日本于1974年由树脂衬里工业协会成立了“薄片衬里技术研究会”,通过渗透扩散理论进行了合理的解释,积极开展树脂鳞片衬里技术和薄片衬里工艺的研究开发,并扩大了玻璃鳞片涂料的应用范围。
玻璃鳞片涂料是在热固性树脂里填充以特殊处理的鳞片状玻璃(含碱玻璃,C玻璃),同增强用的无碱纤维(无碱玻璃,E玻璃)相比,成份比率完全不同,其组成如表1所示,这些组成的不同,影响了玻璃的各种特性,特别是耐酸性有很大的差异。
二、玻璃鳞片涂料概述
1、玻璃鳞片的玻璃组成(%)
| 玻璃种类 |
SiO2 |
Al2O3Fe2O3 |
CaO |
MgO |
B2O3 |
Na2CO3 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 | 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。
2、玻璃的耐蚀性(%)
| 玻璃种类 |
冰醋酸 |
10%HCl |
10%H2SO4 |
10%HNO3 |
28%NH4OH |
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。 | 3、玻璃鳞片涂料的特性
(1)对化学介质、气体、蒸气的渗透性远比玻璃钢衬里小,难以引起水蒸气扩散现象,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,粘接面残余应力小。 (3)热膨胀系数小,粘接热应力相应也小,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。
4、玻璃鳞片涂料的品种及特性
| 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 |
双酚型UP |
- |
耐酸、耐碱 |
80 |
90 |
| 二甲苯型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 | 由于玻璃鳞片涂料具有耐蚀,抗渗透性好,涂膜收缩率低,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。下面介绍了在日本的著名案例。
三、玻璃鳞片涂料在日本的应用实例
玻璃鳞片涂料的物理性能(以#6R为例)
| 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 |
双酚型UP |
- |
耐酸、耐碱 |
80 |
90 |
| 二甲苯型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 |
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