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世纪50年代中期美国OwensCorning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。当时,日本也开始着力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。
VEGF鳞片胶泥具有优良的耐腐蚀性能,这主要是与胶泥的组成有关。一般情况下,防腐蚀层的防蚀失效主要是树脂基体受到腐蚀,基体树脂首先产生失重、变色等情况,之后引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂等情况,导致防腐蚀层失效,尤其后者,由于渗透等因素,加速了具有腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。因此在选择具有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时,应采取有效的措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸汽的渗透作用。而VEGF鳞片胶泥比基体树脂能够提供更为有效的耐腐蚀性能,这主要是因为VEGF玻璃鳞片能够有效的防止腐蚀介质或水蒸汽的物理渗透。
3.1 VEGF鳞片胶泥具有较强的抗渗透性是与其的物料组成有关,一般情况下,VEGF鳞片胶泥含有10%-40%片径不等的玻璃鳞片,胶泥在施工完毕后,扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。如图3.1所示,腐蚀介质在固化后的胶泥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,客观上相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。同时,在无玻璃鳞片增强情况下,树脂基体连续相中会存在大量的所谓的“缺陷”,如微孔、气泡及其它微缝等,这些缺陷的存在会加速或加快腐蚀介质的渗透过程,因为一旦介质渗透到这些缺陷中,渗透的速度在得到提高的同时,接触具有腐蚀性的介质的基体连续相的面积也随之会加大,从而更加速了物理渗透和化学腐蚀过程,而在VEGF玻璃鳞片胶泥中,由于平行排列的玻璃鳞片能够有效的分割基体树脂连续相中的这些“缺陷”,从而能够有效的抑制腐蚀介质的渗透速度。
有机高分子衬里的破坏,有化学腐蚀和物理破坏,两种形式互为影响,在实践中往往以物理破坏表现为主,如工况中鼓泡、脱壳、开裂、分层、剥离等。耐腐蚀需要做的不简单是耐化学腐蚀,还需要抗物理破坏。这里的抗物理破坏,主要有三方面。
(1)抗介质渗透
主要有以下:抗介质分子经过树脂基体中分子空隙迁移渗入基体;抗介质分子经树脂中存在的微裂纹、微气泡的毛细作用下渗入基体;抗介质分子经填料纤维和树脂间界面孔隙渗入基体。
(2)抗应力作用
内应力来源:①基体固化时的收缩应力;②不同线性膨胀系数的材料界面间产生的收缩应力;③外界的环境温度变化引起的热应力。内应力会时间和空间的延伸而集中,到一定程度就会释放出来,衬里层就会破坏。
残余应力,是施工作业时,材料成型留下的的。它与热应力一起作用使得材料的界面强度降低,增加微裂纹和界面孔隙,导致介质渗透。介质渗透又会反过来促进应力产生,促进裂纹发展延伸,形成恶性循环。
外力导致的应变,外界的载荷、外力作用变化引起的宏观应变,位移变化更会导致衬里层的物理破坏。
(3)保证施工质量
包括衬里成型的每一个环节:设计、表面处理、作业成型、材料配制、质量监控等。在正确选择耐蚀树脂纤维填料的基础上,主要从加大防腐层厚度、抑制腐蚀介质渗透、减少衬里层残余应力和热应力、强化施工质量监控等方面入手。
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