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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。
1、玻璃鳞片能阻止水蒸汽和化学溶剂对基底物质的侵蚀。衬底或涂层耐化学性的程度随所选用的玻璃原材料不同而变化,由C-玻璃组成的玻璃鳞片具有优良的抗化学耐用性。
2、由于有相对与钢铁、水泥等基底物质较大的伸展系数,所以在热冲击的情况下树脂层容易裂解和脱落,而玻璃鳞片能提成一种热稳定层,因而能防止衬底的裂解和剥落。
3、耐温性能好。玻璃鳞片衬里的使用其耐热性比同类树脂涂层可提高20-40℃,因此常用于石油输油管道、热水管线、耐热化工装置等。
4、热胀系数小。
5、含有玻璃鳞片的涂层比不含玻璃鳞片的环氧或聚酯树脂层硬的多,因此有较高的抗表面磨损性能。
6、配伍性能好,可以与各种树脂组成防腐涂料。
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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