高性能防腐蝕VEGF鱗片涂料的性能和應用

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摘要：本文就乙烯基樹脂玻璃鱗片涂料（膠泥）的性能特點作了簡單的介紹，同時并對VEGF在一些具有代表性的行業(yè)中的應用作了一簡介。

關鍵詞：乙烯基樹脂  防腐蝕  鱗片涂料  VEGF

1、前言

能在嚴酷的腐蝕環(huán)境下應用并具有長效使用壽命的涂料稱為重防防腐涂料。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、鹽和溶劑介質并在一定溫度的腐蝕條件下，一般應能使用5年以上。

重防腐蝕涂料的應用涉及現代工業(yè)各個領域，如新興的海洋工程——海上設施、海岸及海灣構造物及海上石油鉆井平臺等；現代化的交通運輸——橋梁、船舶、集裝箱、火車和汽車等；重要的能源工業(yè)——油管、油罐、輸變電設備、電力脫硫設置等；大型的工礦企業(yè)——化工、鋼鐵、石油化工廠的管道、貯槽、設備及大型礦山冶煉設備等。

據了解，我國工業(yè)涂料的年需求量在170萬噸左右，其中最具開發(fā)前景的有五類涂料，鱗片涂料、導電涂料、重防腐涂料、粉末涂料、富鋅涂料、含氟涂料是涂料產業(yè)發(fā)展方向。同時結合重防腐涂料的發(fā)展趨勢，包括材料技術的發(fā)展應用和工藝特性的應用，乙烯基酯樹脂玻璃玻璃鱗片涂料（vinyl ester glass flake coating, 簡稱：VEGF）是其中的一個重要新產品，本文就此重點介紹一下這類高性能涂料的特性及應用。

2、乙烯基樹脂鱗片涂料概述

2．1目前，作為重防腐涂料用的樹脂基材主要有：

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

b)聚氨酯樹脂：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并對人體健康有所影響，因此在貯存、施工性能上和環(huán)境保護方面有待于進一步完善；

c)含氯的乙烯類涂料，這類涂料品種較多，其性能和應用中存在的以下主要特點為：

1）多為熱塑性樹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，很少用于設備內部化學介質防腐領域，主要用在化工大氣防腐領域，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、較強腐蝕介質用的重防腐涂料中，乙烯基酯樹脂鱗片涂料則能很好的體現其應用價值。

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

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

a)   雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂

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

b)酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂

它能提供杰出的耐強氧化性酸、有機酸、溶劑和酸／漂白劑溶液如二氧化氯等。酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂在高溫酸環(huán)境中展現更加杰出的性能。如那些安裝FGD排煙氣系統(tǒng)；根據這些樹脂性能適當的選用襯里有能力抵擋極端溫度205℃，在某些場合更高的溫度。然而酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹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)氧乙烯基酯樹脂更好，以此類乙烯基樹脂為原料的VEGF涂料，稱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用情況和耐腐蝕環(huán)境見表2.1：

乙烯基鱗片涂料中的鱗片種類繁多，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，如石墨鱗片導電、導熱性好，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；云母化鐵鱗片價格低，可降低成本等。但從全面綜合的角度考慮（如品質的均一性、與樹脂的粘接力以及供應的穩(wěn)定性和經濟等因素），目前國內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涂料中加入經過化學處理的優(yōu)質玻璃鱗片，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，形成了獨特的屏蔽結構，大大增強了樹脂的抗?jié)B透和耐蝕性能。

VEGF鱗片涂料由此具有以下特點： 1》 有超低的滲透率； 2》 具有極高的粘結強度、高附著力和沖擊強度； 3》 耐溫差（熱沖擊）性能良好，因為減少了涂層與鋼鐵間的線膨脹系數的差別； 4》 一次性可達到較厚的涂層，施工方便； 5》 相對于普通的環(huán)氧樹脂基的鱗片膠泥，具有更高的耐腐蝕性和耐溫性能。

乙烯基樹脂玻璃鱗片涂料根據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為膠泥（厚涂層型VEGF），但有時統(tǒng)稱為涂料，下面就詳細論述：

a)薄涂層型VEGF：

典型應用厚度為0.5mm～1.75mm 最適用噴涂、滾涂、刷涂等方法涂刷一遍或二遍，當采用噴涂的方法時，這些材料快速和成本有效的，對于薄涂層型基體樹脂和填料組合選用根據每個應用服務設備的要求，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

典型應用厚度為1.75 mm～3.75mm 通常采用鏝刀刮涂兩遍或更多遍。重防腐系統(tǒng)施工要求低滲透率，耐意外腐蝕，時常，承受一定的磨損和腐蝕。該系統(tǒng)選材，包括基體樹脂，填料和厚涂層型襯里類型要根據每個應用服務設備的要求。厚膜鏝刀應用系統(tǒng)包括玻璃鱗片增強、高填料填充，并且經常用織物增強來提高力學性能，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，但在許多苛刻化學環(huán)境中可更好地達到使用要求。

3、VEGF涂料的應用

    由于VEGF鱗片涂料上述提及的各種優(yōu)點，使VEGF涂料在各方面得到廣泛地應用，主要包括：a) 脫硫裝置設備（FGD）、排煙煙囪；b)污水處理的設備、混凝土池和槽；c)化學工業(yè)中的貯槽、貯罐；d) 石油化工管道內襯；e)海洋構筑物。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涂料對一些化學介質的耐腐蝕特性。

3.1 排煙脫硫裝置中的應用

這是乙烯基酯玻璃鱗片涂料襯里應用最為成功的領域之一，表3.2中充分地顯示了一些材料在FGD中的防腐蝕應用。大型的鋼制濕法脫硫裝置中，由于存在較強的腐蝕性氣體、高溫和磨擦等使用條件，若不進行防腐蝕處理，一年內就會惡化，即使是不銹鋼也不能很好地達到使用要求。20多年的實踐證明，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、鋼鐵廠、有色金屬廠、化工廠和垃圾焚化等部門的煙氣脫硫裝置中（FGD），具體部位有：

表3.1 VEGF鱗片襯里應用實例調查表

3．1．1 煙囪、洗滌塔組件、出口聯(lián)接導管

這些大多數FGD部件操作溫度相對低溫（低于95℃），極低PH和經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型的鱗片填料提供了加強了抗?jié)B透性和延長使用壽命。這些鱗片填料的構成為任何腐蝕介質滲透到襯里底層創(chuàng)造出了一個很漫長的路徑。許多填料經過表面處理提供一個強黏結力樹脂和鱗片填料結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烈的酸性蒸氣，甚至在正壓和常規(guī)流程

3．1．2洗滌塔進口聯(lián)接導管和旁路輸送管

這些部件在是在未經洗滌的、酸性的、含有微粒的，并且在相對較高的溫度條件的連續(xù)作用氣體的環(huán)境下進行工作的。在許多FGD系統(tǒng)這些部位的操作溫度在135℃到190℃之間。因為這些部位的氣體是沒有進行洗滌處理的，高酸性，可能還含有一些飛灰，微粒物質。在這些部位填料的選擇通常是表面處理過的玻璃鱗片，或者是氧化鋁。合理的制定乙烯基酯襯里基于適當的樹脂和填料組合能抵住極度高溫210℃,同時伴有化學腐蝕、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

這兩個部件的使用條件和洗滌塔進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是很多，由于海水的分離而引起的腐蝕可以通過VEGF涂料有效地長期防止腐蝕。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，故腐蝕相當嚴重；此外，海水和鹽霧的侵蝕也是嚴酷的，因此種海洋工程設備、海上石油天然氣平臺、港灣碼頭及船舶內外的防腐蝕均會采用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性則很大程度上會影響涂層的防腐蝕效果，表3.3中列出了幾個材料的抗?jié)B性。同時，乙烯基樹脂玻璃鱗片涂料（VEGF）具有更好的耐寒特性（因為乙烯基樹脂在低溫下會表現出更好的理化特性），這個在石油工程和海洋工程中尤其重要。

3．3污水設施

VEGF涂料可用于各行業(yè)中的污水處理設施、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，國內較多的情況下會采用整體玻璃鋼（FRP）的形式，但是整體FRP的收縮性等固有缺點，會最終容易導致脫層等現象的發(fā)生。其中上文提及的抗?jié)B透率對于這些具體應用中，也具有重要的指導作用，無論是砼基礎和或是鋼結構基礎的，VEGF涂料較好的抗?jié)B透率則保證了基礎不易受化學介質及水的作用而腐蝕失效。

3．4化工各類裝置

化學藥品的貯存和各種貯槽容器、化學反應、混合、分離各過程的塔器、管道等設備均可以較好采用VEGF鱗片涂料達到襯里防腐蝕。尤其在氯堿工業(yè)中，國內自80年后期就開始采用VEGF鱗片涂料達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、過濾器及砂濾器等。

3．5其它用途

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

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