高性能防腐蝕VEGF鱗片涂料的性能和應(yīng)用

摘要：本文就乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片涂料（膠泥）的性能特點(diǎn)作了簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)并對(duì)VEGF在一些具有代表性的行業(yè)中的應(yīng)用作了一簡(jiǎn)介。

關(guān)鍵詞：乙烯基樹(shù)脂 防腐蝕 鱗片涂料 VEGF

1、前言

能在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下應(yīng)用并具有長(zhǎng)效使用壽命的涂料稱(chēng)為重防防腐涂料。在化工大氣和海洋環(huán)境是重防腐蝕涂料一般可使用10-15年以上；在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)并在一定溫度的腐蝕條件下，一般應(yīng)能使用5年以上。

重防腐蝕涂料的應(yīng)用涉及現(xiàn)代工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，如新興的海洋工程——海上設(shè)施、海岸及海灣構(gòu)造物及海上石油鉆井平臺(tái)等；現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸——橋梁、船舶、集裝箱、火車(chē)和汽車(chē)等；重要的能源工業(yè)——油管、油罐、輸變電設(shè)備、電力脫硫設(shè)置等；大型的工礦企業(yè)——化工、鋼鐵、石油化工廠(chǎng)的管道、貯槽、設(shè)備及大型礦山冶煉設(shè)備等。

據(jù)了解，我國(guó)工業(yè)涂料的年需求量在170萬(wàn)噸左右，其中最具開(kāi)發(fā)前景的有五類(lèi)涂料，鱗片涂料、導(dǎo)電涂料、重防腐涂料、粉末涂料、富鋅涂料、含氟涂料是涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。同時(shí)結(jié)合重防腐涂料的發(fā)展趨勢(shì)，包括材料技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用和工藝特性的應(yīng)用，乙烯基酯樹(shù)脂玻璃玻璃鱗片涂料（vinyl ester glass flake coating, 簡(jiǎn)稱(chēng)：VEGF）是其中的一個(gè)重要新產(chǎn)品，本文就此重點(diǎn)介紹一下這類(lèi)高性能涂料的特性及應(yīng)用。

2、乙烯基樹(shù)脂鱗片涂料概述

2．1目前，作為重防腐涂料用的樹(shù)脂基材主要有：

a) 環(huán)氧樹(shù)脂：環(huán)氧樹(shù)脂是目前應(yīng)用數(shù)量最多、范圍最廣的重防腐涂料用樹(shù)脂，但局限有兩點(diǎn):一是環(huán)氧樹(shù)脂耐候性較差,易粉化,不易加工成化工大氣用重防腐涂料面漆;二是環(huán)氧樹(shù)脂在較高溫度下；

b)聚氨酯樹(shù)脂：但由于聚氨酯涂料里含有少量游離的異氰酸酯基（-NCO），它與大氣中的潮氣和水分反應(yīng)并對(duì)人體健康有所影響，因此在貯存、施工性能上和環(huán)境保護(hù)方面有待于進(jìn)一步完善；

c)含氯的乙烯類(lèi)涂料，這類(lèi)涂料品種較多，其性能和應(yīng)用中存在的以下主要特點(diǎn)為：

1）多為熱塑性樹(shù)脂溶解在混合溶劑中配制成的單組分揮發(fā)性涂料，一般難以形成高固體分厚膜性涂料。

2）但由于涂膜較薄，抗?jié)B透性較差，很少用于設(shè)備內(nèi)部化學(xué)介質(zhì)防腐領(lǐng)域，主要用在化工大氣防腐領(lǐng)域，部分可用于水和海水中。

3）耐溫性和耐溶劑性較差

所以，在一些承受較高溫度、較強(qiáng)腐蝕介質(zhì)用的重防腐涂料中，乙烯基酯樹(shù)脂鱗片涂料則能很好的體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。

乙烯基樹(shù)脂鱗片涂料由是乙烯基酯樹(shù)脂為主要成膜物，并輔以鱗片、耐腐蝕填料、顏料、專(zhuān)用助劑以及引發(fā)劑、促進(jìn)劑等組成，乙烯基酯樹(shù)脂以環(huán)氧樹(shù)脂為母體，兩端含有乙烯基活性點(diǎn)，它不僅保留了環(huán)氧樹(shù)脂涂?jī)?yōu)良的機(jī)械性能、電性能、粘結(jié)性，還具有不飽和聚酯樹(shù)脂固化快，施工性能好的特點(diǎn)。既彌補(bǔ)了環(huán)氧樹(shù)脂涂料難以低溫施工的缺點(diǎn)，且耐溫性和耐化學(xué)品性能優(yōu)于環(huán)氧樹(shù)脂。

乙烯基酯樹(shù)脂自六十年代末問(wèn)世至今已有三十余年的歷史，由于乙烯基酯樹(shù)脂具有優(yōu)良的耐蝕性和施工工藝性，八十年代起乙烯基酯樹(shù)脂已成為國(guó)外新一代耐腐蝕樹(shù)脂的代表而廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、冶金、熱電、醫(yī)藥、食品、交通、環(huán)保、建筑等行業(yè)。在防腐蝕領(lǐng)域包括在VEGF涂料中采用的通用乙烯基酯樹(shù)脂，主要應(yīng)用以下兩種類(lèi)型的乙烯基酯樹(shù)脂：

a) 雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂

它能提供優(yōu)良的全面的耐適度的酸和強(qiáng)堿等化學(xué)介質(zhì)；它們能更好的應(yīng)用在強(qiáng)堿性氧化物，如次氯酸鈉、腐蝕劑／氯溶液；強(qiáng)堿腐蝕環(huán)境如石灰石漿液儲(chǔ)罐和管道。雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)介質(zhì)環(huán)境中能安全有效承受高溫105℃，在干熱環(huán)境或輕微的化學(xué)介質(zhì)或含水的介質(zhì)中能耐稍更高的溫度。雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂限制在有機(jī)酸、溶劑、強(qiáng)氧化性酸和溫度高于105℃的化學(xué)環(huán)境中應(yīng)用，以此類(lèi)乙烯基樹(shù)脂為原料的VEGF涂料，稱(chēng)為中溫型乙烯基鱗片涂料（VEGF-2）。

b)酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂

它能提供杰出的耐強(qiáng)氧化性酸、有機(jī)酸、溶劑和酸／漂白劑溶液如二氧化氯等。酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂在高溫酸環(huán)境中展現(xiàn)更加杰出的性能。如那些安裝FGD排煙氣系統(tǒng)；根據(jù)這些樹(shù)脂性能適當(dāng)?shù)倪x用襯里有能力抵擋極端溫度205℃，在某些場(chǎng)合更高的溫度。然而酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂在熱酸和氧化性的酸中能更好的工作。它們僅限制在耐強(qiáng)堿溶液，尤其在提高的溫度環(huán)境中。這些熱的腐蝕環(huán)境使用上面講述的雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂更好，以此類(lèi)乙烯基樹(shù)脂為原料的VEGF涂料，稱(chēng)為高溫型乙烯基鱗片涂料（VEGF-1）。具體以上兩種鱗片涂料的應(yīng)用情況和耐腐蝕環(huán)境見(jiàn)表2.1：

表2.1VEGF涂料的適用環(huán)境

乙烯基鱗片涂料中的鱗片種類(lèi)繁多，有云母氧化鐵鱗片、石墨鱗片、鋅鱗片和不銹鋼鱗片等，這些鱗片也可與樹(shù)脂等組成鱗片涂料，除了具有提高涂料抗?jié)B性的作用外，還有其他的功能，如石墨鱗片導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，并耐氫氟酸的腐蝕；鋅鱗片與金屬基層有優(yōu)良的粘接性和防銹性；不銹鋼鱗片比玻璃鱗片的耐堿性和耐磨性好；云母化鐵鱗片價(jià)格低，可降低成本等。但從全面綜合的角度考慮（如品質(zhì)的均一性、與樹(shù)脂的粘接力以及供應(yīng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)等因素），目前國(guó)內(nèi)外仍以玻璃鱗片使用較多。玻璃鱗片可按片徑大小分為大、中、小三種規(guī)格.片徑大于1.6mm的鱗片為大規(guī)格，片徑約0.95mm的為中等規(guī)格，片徑小于0.3mm的為小規(guī)格鱗片。

2．2乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片涂料（VEGF）是其中鱗片涂料中的一種，VEGF涂料中加入經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的優(yōu)質(zhì)玻璃鱗片，厚度僅3-8μ，在1mm涂膜中可有上百層平行的玻璃鱗片相互交叉排列，形成了獨(dú)特的屏蔽結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了樹(shù)脂的抗?jié)B透和耐蝕性能。

VEGF鱗片涂料由此具有以下特點(diǎn)： 1》 有超低的滲透率； 2》 具有極高的粘結(jié)強(qiáng)度、高附著力和沖擊強(qiáng)度； 3》 耐溫差（熱沖擊）性能良好，因?yàn)闇p少了涂層與鋼鐵間的線(xiàn)膨脹系數(shù)的差別； 4》 一次性可達(dá)到較厚的涂層，施工方便； 5》 相對(duì)于普通的環(huán)氧樹(shù)脂基的鱗片膠泥，具有更高的耐腐蝕性和耐溫性能。

乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片涂料根據(jù)鱗片片徑的大小直接影響涂層的抗?jié)B性，玻璃鱗片縱橫比愈大則抗?jié)B性愈好。按其粘度可分為玻璃鱗片涂和玻璃鱗片膠泥兩種，可用噴涂、刷涂或滾涂施工的一般稱(chēng)為涂料（薄涂層型VEGF），而粘度較大，必須采用涂抹或鏝刀施工的稱(chēng)為膠泥（厚涂層型VEGF），但有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為涂料，下面就詳細(xì)論述：

a)薄涂層型VEGF：

典型應(yīng)用厚度為0.5mm～1.75mm 最適用噴涂、滾涂、刷涂等方法涂刷一遍或二遍，當(dāng)采用噴涂的方法時(shí)，這些材料快速和成本有效的，對(duì)于薄涂層型基體樹(shù)脂和填料組合選用根據(jù)每個(gè)應(yīng)用服務(wù)設(shè)備的要求，選用這些填料的好處包括可以承受一些意外的腐蝕，低滲透率，耐高溫，杰出的耐磨損和腐蝕性能。

b)厚涂層型VEGF

典型應(yīng)用厚度為1.75 mm～3.75mm 通常采用鏝刀刮涂?jī)杀榛蚋啾?。重防腐系統(tǒng)施工要求低滲透率，耐意外腐蝕，時(shí)常，承受一定的磨損和腐蝕。該系統(tǒng)選材，包括基體樹(shù)脂，填料和厚涂層型襯里類(lèi)型要根據(jù)每個(gè)應(yīng)用服務(wù)設(shè)備的要求。厚膜鏝刀應(yīng)用系統(tǒng)包括玻璃鱗片增強(qiáng)、高填料填充，并且經(jīng)常用織物增強(qiáng)來(lái)提高力學(xué)性能，耐高溫性，耐滲透和耐腐蝕。雖然，采用鏝刀制作厚膜型比噴涂薄膜型成本要高，但在許多苛刻化學(xué)環(huán)境中可更好地達(dá)到使用要求。

3、VEGF涂料的應(yīng)用

    由于VEGF鱗片涂料上述提及的各種優(yōu)點(diǎn)，使VEGF涂料在各方面得到廣泛地應(yīng)用，主要包括：a) 脫硫裝置設(shè)備（FGD）、排煙煙囪；b)污水處理的設(shè)備、混凝土池和槽；c)化學(xué)工業(yè)中的貯槽、貯罐；d) 石油化工管道內(nèi)襯；e)海洋構(gòu)筑物。其中目前FGD和海洋工程中的防腐蝕是其主要的用途，表3.1中則清楚地列出了VEGF涂料對(duì)一些化學(xué)介質(zhì)的耐腐蝕特性。

3.1 排煙脫硫裝置中的應(yīng)用

這是乙烯基酯玻璃鱗片涂料襯里應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域之一，表3.2中充分地顯示了一些材料在FGD中的防腐蝕應(yīng)用。大型的鋼制濕法脫硫裝置中，由于存在較強(qiáng)的腐蝕性氣體、高溫和磨擦等使用條件，若不進(jìn)行防腐蝕處理，一年內(nèi)就會(huì)惡化，即使是不銹鋼也不能很好地達(dá)到使用要求。20多年的實(shí)踐證明，在各種防腐蝕材料中，VEGF涂料是最為合適的，它有效地用于發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、有色金屬?gòu)S、化工廠(chǎng)和垃圾焚化等部門(mén)的煙氣脫硫裝置中（FGD），具體部位有：

表3.1 VEGF鱗片襯里應(yīng)用實(shí)例調(diào)查表

3．1．1 煙囪、洗滌塔組件、出口聯(lián)接導(dǎo)管

這些大多數(shù)FGD部件操作溫度相對(duì)低溫（低于95℃），極低PH和經(jīng)常是正壓是由于高速度和限制排氣量。在這些冷濕和高酸性條件下的玻璃鱗片和其他類(lèi)型的鱗片填料提供了加強(qiáng)了抗?jié)B透性和延長(zhǎng)使用壽命。這些鱗片填料的構(gòu)成為任何腐蝕介質(zhì)滲透到襯里底層創(chuàng)造出了一個(gè)很漫長(zhǎng)的路徑。許多填料經(jīng)過(guò)表面處理提供一個(gè)強(qiáng)黏結(jié)力樹(shù)脂和鱗片填料結(jié)合體極少的酸性溶液能到滲透到襯里層。重疊的鱗片形成的填料創(chuàng)造一層交叉截面層承受強(qiáng)烈的酸性蒸氣，甚至在正壓和常規(guī)流程。

表3.2 煙道氣脫硫裝置中的防腐材料指導(dǎo)

備注：

3．1．2洗滌塔進(jìn)口聯(lián)接導(dǎo)管和旁路輸送管

這些部件在是在未經(jīng)洗滌的、酸性的、含有微粒的，并且在相對(duì)較高的溫度條件的連續(xù)作用氣體的環(huán)境下進(jìn)行工作的。在許多FGD系統(tǒng)這些部位的操作溫度在135℃到190℃之間。因?yàn)檫@些部位的氣體是沒(méi)有進(jìn)行洗滌處理的，高酸性，可能還含有一些飛灰，微粒物質(zhì)。在這些部位填料的選擇通常是表面處理過(guò)的玻璃鱗片，或者是氧化鋁。合理的制定乙烯基酯襯里基于適當(dāng)?shù)臉?shù)脂和填料組合能抵住極度高溫210℃,同時(shí)伴有化學(xué)腐蝕、磨損腐蝕、聯(lián)合形成的未洗滌的酸性氣體。

3．1．3沉淀器和袋濾室

這兩個(gè)部件的使用條件和洗滌塔進(jìn)口和旁路管道是非常相似的。

3．2石油貯槽和海洋工程

在石油貯槽中，各種石油中含有以海水為主體的介質(zhì)是很多，由于海水的分離而引起的腐蝕可以通過(guò)VEGF涂料有效地長(zhǎng)期防止腐蝕。另外，位于潮水區(qū)的海上建筑總是處于干濕交替的使用環(huán)境，故腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重；此外，海水和鹽霧的侵蝕也是嚴(yán)酷的，因此種海洋工程設(shè)備、海上石油天然氣平臺(tái)、港灣碼頭及船舶內(nèi)外的防腐蝕均會(huì)采用VEGF鱗片涂料，在這種環(huán)境中玻璃鱗片涂料的厚度約為1mm。這其中VEGF涂料的抗?jié)B性則很大程度上會(huì)影響涂層的防腐蝕效果，表3.3中列出了幾個(gè)材料的抗?jié)B性。同時(shí)，乙烯基樹(shù)脂玻璃鱗片涂料（VEGF）具有更好的耐寒特性（因?yàn)橐蚁┗鶚?shù)脂在低溫下會(huì)表現(xiàn)出更好的理化特性），這個(gè)在石油工程和海洋工程中尤其重要。

表3.3各種材料及工藝下的滲透率測(cè)量數(shù)據(jù)

3．3污水設(shè)施

VEGF涂料可用于各行業(yè)中的污水處理設(shè)施、廢水池、游泳池和海水養(yǎng)殖等的防腐蝕，尤其是大型或大面積的砼基污（廢）水池的防腐蝕施工，VEGF涂料的蝕特性和工藝特性可以較好的發(fā)揮，目前，國(guó)內(nèi)較多的情況下會(huì)采用整體玻璃鋼（FRP）的形式，但是整體FRP的收縮性等固有缺點(diǎn)，會(huì)最終容易導(dǎo)致脫層等現(xiàn)象的發(fā)生。其中上文提及的抗?jié)B透率對(duì)于這些具體應(yīng)用中，也具有重要的指導(dǎo)作用，無(wú)論是砼基礎(chǔ)和或是鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的，VEGF涂料較好的抗?jié)B透率則保證了基礎(chǔ)不易受化學(xué)介質(zhì)及水的作用而腐蝕失效。

3．4化工各類(lèi)裝置

化學(xué)藥品的貯存和各種貯槽容器、化學(xué)反應(yīng)、混合、分離各過(guò)程的塔器、管道等設(shè)備均可以較好采用VEGF鱗片涂料達(dá)到襯里防腐蝕。尤其在氯堿工業(yè)中，國(guó)內(nèi)自80年后期就開(kāi)始采用VEGF鱗片涂料達(dá)到良好的防腐蝕效果，包括碳化塔、鹽酸提濃罐、中和槽、集合槽、過(guò)濾器及砂濾器等。

3．5其它用途

基于VEGF涂料各方面的獨(dú)特應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)，VEGF在其它許多防腐蝕方面得到大量的應(yīng)用，比如市政工程、船舶工程等各方面的防腐蝕，同時(shí)，也可以兼顧整體玻璃鋼的優(yōu)勢(shì)，與整體FRP復(fù)合提高玻璃鋼的防滲透性和耐磨性，在輸送一些復(fù)合的化學(xué)介質(zhì)（如含鹽酸等）或含粉塵的介質(zhì)等。

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