玻璃鱗片

　　概述

　　玻璃鱗片涂料是在熱固性樹脂里填充以特殊處理的鱗片狀玻璃(含堿玻璃，C玻璃)，同增強(qiáng)用的無堿纖維(無堿玻璃，E玻璃)相比，成份比率完全不同，其組成如表1所示，這些組成的不同，影響了玻璃的各種特性，特別是耐酸性有很大的差異，其特性如表2所示。

　　玻璃鱗片(Glass Flakes)是一種5微米厚的玻璃碎片。它是由1200℃以上的熔融中堿玻璃，經(jīng)吹泡、冷卻、粉碎、篩選及碾磨等工藝步驟所制得。以這種玻璃鱗片作為填料的防腐涂層，具有很高的粘結(jié)力和優(yōu)良的耐化學(xué)藥品及抗老化性能性。

　　玻璃鱗片作用原理

　　施工后的玻璃鱗片涂料中，橫縱比高達(dá)30-120的扁平型的玻璃鱗片在樹脂中呈平行重疊排列的宮式結(jié)構(gòu)，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的樹脂中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，相當(dāng)于有效地增加了玻璃鱗片防腐層的厚度。

　　玻璃鱗片結(jié)構(gòu)

　　玻璃鱗片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與玻璃纖維的十分相似，是熔融玻璃處在拉伸力的狀態(tài)下，進(jìn)行急速冷卻而制得。熔點(diǎn)以下一般處在熱力學(xué)自由能最低的穩(wěn)定平衡態(tài)。所以玻璃鱗片的性能，與逐漸冷卻的平板玻璃有所不同，它的強(qiáng)度要比普通玻璃板的大得多。 若采用玻璃鱗片制成涂層的填料，作為防腐蝕保護(hù)層使用，它亦將比采用云母、硅酸鈣及硅酸鋁等填充材料的，具有更加優(yōu)越的性能。

　　玻璃種類 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

　　表1玻璃鱗片的玻璃組成 (%)

　　由于玻璃鱗片在涂層中是重疊排列的，因此對涂膜的抗?jié)B透性起了很大作用。涂裝方法可采用刷涂、高壓無氣噴涂或輥筒涂裝。

　　玻璃種類 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：測試數(shù)據(jù)為9.5um厚涂膜在96℃的各種介質(zhì)中浸泡24h后的失重百分比。

　　表2玻璃的耐蝕性 (%)

　　玻璃鱗片涂料的特性

　　1)對化學(xué)介質(zhì)、氣體、蒸氣的滲透性遠(yuǎn)比玻璃鋼襯里小，難以引起水蒸氣擴(kuò)散現(xiàn)象，這是由于層層重疊排列的玻璃鱗片，使介質(zhì)滲透距離長的緣故。

　　2)固化時收縮低，由于分散，粘接面殘余應(yīng)力小。

　　3)熱膨脹系數(shù)小，粘接熱應(yīng)力相應(yīng)也小，耐熱溫度高，耐熱沖擊性能好。

　　4)力學(xué)強(qiáng)度雖不如玻璃鋼襯里，但耐磨性、耐刮擦性能出色，對機(jī)械損傷也只限于局部。

　　5)玻璃鱗片涂料施工工藝性能也很好。

　　玻璃鱗片涂料若僅是玻璃鱗片和樹脂的物理混合，是不能充分發(fā)揮其性能的，這里還涉及玻璃鱗片的截面問題，玻璃鱗片混合量及混合方法，樹脂的選擇，基體的前處理，底漆的選擇，施工方法等一系列的參數(shù)是決定玻璃鱗片涂料的技術(shù)關(guān)鍵。關(guān)于玻璃鱗片涂料品種及特性見表3，其物理性能見表4。

　　樹脂種類 型號 適用范圍 耐熱性/℃

　　日本FUJI 中國華昌 液相 氣相

　　間苯型UP #3 - 耐酸 80 90

　　雙酚型UP #4 - 耐酸、耐堿 80 90

　　二甲苯型UP - FX 耐酸、耐堿、鹽霧 80 90

　　環(huán)氧樹脂 #106 FE 耐水、耐弱酸、耐堿、耐鹽 78 80

　　乙烯基酯樹脂 #5R FV-5 耐酸、耐堿 90 100

　　#6H FV-1 耐酸、耐熱、耐溶劑 120 150

　　#6R FV-2 耐強(qiáng)酸、耐堿、難燃性 110 130

　　#7H MW-2 耐酸、耐堿、耐熱 110 140

　　表3玻璃鱗片涂料的品種及特性

　　3. 玻璃鱗片涂料在日本的應(yīng)用實(shí)例

　　由于玻璃鱗片涂料具有耐蝕，抗?jié)B透性好，涂膜收縮率低，熱膨脹系數(shù)小，固化殘余應(yīng)力少，耐磨損，施工簡便，易于修補(bǔ)，因而玻璃鱗片涂料在化工、冶金、化纖、電鍍、建筑等行業(yè)均有大量應(yīng)用。特別是在各種海洋工程設(shè)備、海上石油天然氣平臺、港灣碼頭及船舶應(yīng)用更為廣泛。現(xiàn)舉幾個應(yīng)用實(shí)例[5～7]。

　　1)北陸汽車公路混凝土橋鹽霧腐蝕對策——沿海一側(cè)每到冬季，由于飛來的鹽份，不管鋼結(jié)構(gòu)還是混凝土構(gòu)筑物，成為日本破壞最顯著的地方。北陸汽車公路混凝土橋，1972年開始使用，后來遭鹽霧侵蝕發(fā)生破壞，1987年開始修補(bǔ)，修補(bǔ)中使用了環(huán)氧玻璃鱗片涂料和乙烯基酯玻璃鱗片涂料，涂膜厚1000um。同年完成的從新瀉縣上越市至富山朝日鎮(zhèn)59.3km的高速公路混凝土橋，為了對付鹽霧，使用了乙烯基酯玻璃鱗片涂料涂裝，在玻璃鱗片涂料上又涂聚氨酯樹脂涂料和氟樹脂涂料。

　　2)沖繩地區(qū)的鋼橋防銹蝕調(diào)查——沖繩綜合事物局在日本鋼橋?qū)�業(yè)協(xié)會的協(xié)助下，進(jìn)行了防銹蝕性和防風(fēng)砂磨蝕性的涂裝系列試驗(yàn)，2年后測定，玻璃鱗片涂料性能最好，環(huán)氧樹脂涂料次之，氯化橡膠涂料和鄰苯型不飽和樹脂涂料效果較差。

　　3)機(jī)場聯(lián)絡(luò)橋的鋼結(jié)構(gòu)防銹蝕方案——關(guān)西國際機(jī)場聯(lián)絡(luò)橋的鋼結(jié)構(gòu)，提出了使用玻璃鱗片涂料的方案。鐵道縱桁上面，使用后更換涂料困難，為了永久性的防銹蝕需要，采用了玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料，涂膜厚度為1090um的方案，其中使用的玻璃鱗片涂料的樹脂是VE和環(huán)氧樹脂。下部防銹蝕，提出了飛濺區(qū)涂裝乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料和聚氨酯涂料(1000um);潮水漲落區(qū)域涂裝玻璃鱗片涂料(1090um)。

　　4)港灣鋼構(gòu)物防銹蝕方案——日本沿岸開發(fā)技術(shù)研究中心1986年發(fā)表了鋼結(jié)構(gòu)防銹蝕指南，其中海上大氣部、海水飛濺部、潮水漲落部及海水中部位推薦乙烯基酯樹脂、環(huán)氧煤焦油樹脂和玻璃鱗片涂料。

　　5)石油貯槽底板防銹蝕——日本沖繩石油基地(金武灣)石油貯槽高22m，直徑80m，浮屋頂式貯藏量為10萬m3，還建造了210萬m3及510萬m3的石油貯槽，其底板采用玻璃鱗片涂料防銹蝕，使用日本高分子化學(xué)公司生產(chǎn)的玻璃鱗片涂料，5年內(nèi)施工面積達(dá)1.5×106m2。

　　施工簡介

　　玻璃鱗片涂料施工簡單，可用刷涂、滾筒涂和高壓無氣噴涂。涂裝前必須進(jìn)行表面處理，除油后用噴砂、噴丸進(jìn)行去銹及粗化處理。通常用4號砂或20-40目的石英砂，以5-7kg/cm2壓縮空氣帶動砂粒，砂粒以50～70m/s速度從噴嘴中噴出，表面達(dá)SIS Sa2.5規(guī)格，清除噴砂后的灰塵，在8h小時內(nèi)進(jìn)行涂裝。涂裝一般在干燥天氣進(jìn)行，溫度5℃以上，相對濕度85%以下。用同一種樹脂或玻璃鱗片(粒度較小的)作底漆，厚度為50微米，在底漆指觸干燥后就涂玻璃鱗片涂料。在涂裝時需要留意以下幾點(diǎn)：

　　a.涂料的充分?jǐn)嚢?b.涂料基料同固化劑的混合;c.粘度調(diào)整;d.活性適用期;e.涂裝機(jī)具(機(jī)械)的清洗與保養(yǎng);f.玻璃鱗片尺寸。

　　關(guān)于以上諸點(diǎn)，通常按涂料廠規(guī)定進(jìn)行，逐層施工，直至涂到設(shè)計(jì)厚度，表面用細(xì)料或純樹脂罩光一道。完成涂裝后，在20℃養(yǎng)護(hù)48h以上，進(jìn)行目測是否存在明顯凹凸、脫層、氣泡、開裂、異物夾人及不固化缺陷。再用放電式脈沖電火花針孔儀檢查針眼、孔隙，用電磁測厚儀測定厚度(鋼結(jié)構(gòu))，用巴柯爾硬度計(jì)檢測硬度。對針眼等缺陷處，要認(rèn)真修補(bǔ)，首先將缺陷及周圍處加工成缽狀，鏟去原涂層，打毛粗化處理，涂底涂層后再涂玻璃鱗片涂料。

　　質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　玻璃鱗片涂料用于貯槽內(nèi)部的耐蝕例子較多，作為外部防銹蝕目的的例證還較少，主要是取決于樹脂的耐候性;同時，作為外部防銹蝕的涂料還有2個問題沒有解決：

　　a.玻璃鱗片涂料還沒有適當(dāng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);b.與富鋅底漆和玻璃鱗片面漆配套也沒有標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)介紹日本玻璃鱗片涂料標(biāo)準(zhǔn)的部分內(nèi)容，見表5。

　　項(xiàng)目 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　在容器中的狀態(tài) 主劑、固化劑加入混合時沒有結(jié)塊，質(zhì)地均勻

　　混合性 能均勻混合

　　涂膜的外觀 與樣板相比差異不大

　　厚涂性 垂直面500um厚涂裝無流掛、無裂紋、無剝落

　　適用期 20℃時使用2h以上

　　耐沖擊性 500g重鋼球從500mm高落下沖擊涂膜，無裂紋、無剝落

　　干燥時間 16h以內(nèi)

　　玻璃鱗片含量 20%以上

　　注：1)適用范圍：本標(biāo)準(zhǔn)是玻璃鱗片涂料的標(biāo)準(zhǔn)，包括不飽和聚酯玻璃鱗片涂料、環(huán)氧玻璃鱗片涂料、乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料;2)玻璃鱗片涂料的質(zhì)量必須符合上述標(biāo)準(zhǔn)。