高性能防腐蚀VEGF鳞片涂料的性能和应用

 

高性能防腐蚀VEGF鳞片涂料的性能和应用

 

摘要：本文就乙烯基树脂玻璃鳞片涂料（胶泥）的性能特点作了简单的介绍，同时并对VEGF在一些具有代表性的行业中的应用作了一简介。

关键词：乙烯基树脂 防腐蚀 鳞片涂料 VEGF

 

 

1、前言

能在严酷的腐蚀环境下应用并具有长效使用寿命的涂料称为重防防腐涂料。在化工大气和海洋环境是重防腐蚀涂料一般可使用10-15年以上；在酸、碱、盐和溶剂介质并在一定温度的腐蚀条件下，一般应能使用5年以上。

重防腐蚀涂料的应用涉及现代工业各个领域，如新兴的海洋工程——海上设施、海岸及海湾构造物及海上石油钻井平台等；现代化的交通运输——桥梁、船舶、集装箱、火车和汽车等；重要的能源工业——油管、油罐、输变电设备、电力脱硫设置等；大型的工矿企业——化工、钢铁、石油化工厂的管道、贮槽、设备及大型矿山冶炼设备等。

据了解，我国工业涂料的年需求量在170万吨左右，其中最具开发前景的有五类涂料，鳞片涂料、导电涂料、重防腐涂料、粉末涂料、富锌涂料、含氟涂料是涂料产业发展方向。同时结合重防腐涂料的发展趋势，包括材料技术的发展应用和工艺特性的应用，乙烯基酯树脂玻璃玻璃鳞片涂料（vinyl ester glass flake coating, 简称：VEGF）是其中的一个重要新产品，本文就此重点介绍一下这类高性能涂料的特性及应用。

 

2、乙烯基树脂鳞片涂料概述

2．1目前，作为重防腐涂料用的树脂基材主要有：

a) 环氧树脂：环氧树脂是目前应用数量最多、范围最广的重防腐涂料用树脂，但局限有两点:一是环氧树脂耐候性较差,易粉化,不易加工成化工大气用重防腐涂料面漆;二是环氧树脂在较高温度下；

b)聚氨酯树脂：但由于聚氨酯涂料里含有少量游离的异氰酸酯基（-NCO），它与大气中的潮气和水分反应并对人体健康有所影响，因此在贮存、施工性能上和环境保护方面有待于进一步完善；

c)含氯的乙烯类涂料，这类涂料品种较多，其性能和应用中存在的以下主要特点为：

1）多为热塑性树脂溶解在混合溶剂中配制成的单组分挥发性涂料，一般难以形成高固体分厚膜性涂料。

2）但由于涂膜较薄，抗渗透性较差，很少用于设备内部化学介质防腐领域，主要用在化工大气防腐领域，部分可用于水和海水中。

3）耐温性和耐溶剂性较差

所以，在一些承受较高温度、较强腐蚀介质用的重防腐涂料中，乙烯基酯树脂鳞片涂料则能很好的体现其应用价值。

乙烯基树脂鳞片涂料由是乙烯基酯树脂为主要成膜物，并辅以鳞片、耐腐蚀填料、颜料、专用助剂以及引发剂、促进剂等组成，乙烯基酯树脂以环氧树脂为母体，两端含有乙烯基活性点，它不仅保留了环氧树脂涂优良的机械性能、电性能、粘结性，还具有不饱和聚酯树脂固化快，施工性能好的特点。既弥补了环氧树脂涂料难以低温施工的缺点，且耐温性和耐化学品性能优于环氧树脂。

乙烯基酯树脂自六十年代末问世至今已有三十余年的历史，由于乙烯基酯树脂具有优良的耐蚀性和施工工艺性，八十年代起乙烯基酯树脂已成为国外新一代耐腐蚀树脂的代表而广泛应用于石油、化工、造纸、冶金、热电、医药、食品、交通、环保、建筑等行业。在防腐蚀领域包括在VEGF涂料中采用的通用乙烯基酯树脂，主要应用以下两种类型的乙烯基酯树脂：

a) 双酚A环氧乙烯基酯树脂

它能提供优良的全面的耐适度的酸和强碱等化学介质；它们能更好的应用在强碱性氧化物，如次氯酸钠、腐蚀剂／氯溶液；强碱腐蚀环境如石灰石浆液储罐和管道。双酚A环氧乙烯基酯树脂在适当的化学介质环境中能安全有效承受高温105℃，在干热环境或轻微的化学介质或含水的介质中能耐稍更高的温度。双酚A环氧乙烯基酯树脂限制在有机酸、溶剂、强氧化性酸和温度高于105℃的化学环境中应用，以此类乙烯基树脂为原料的VEGF涂料，称为中温型乙烯基鳞片涂料（VEGF-2）。

b)酚醛环氧乙烯基酯树脂

它能提供杰出的耐强氧化性酸、有机酸、溶剂和酸／漂白剂溶液如二氧化氯等。酚醛环氧乙烯基酯树脂在高温酸环境中展现更加杰出的性能。如那些安装FGD排烟气系统；根据这些树脂性能适当的选用衬里有能力抵挡极端温度205℃，在某些场合更高的温度。然而酚醛环氧乙烯基酯树脂在热酸和氧化性的酸中能更好的工作。它们仅限制在耐强碱溶液，尤其在提高的温度环境中。这些热的腐蚀环境使用上面讲述的双酚A环氧乙烯基酯树脂更好，以此类乙烯基树脂为原料的VEGF涂料，称为高温型乙烯基鳞片涂料（VEGF-1）。具体以上两种鳞片涂料的应用情况和耐腐蚀环境见表2.1：

表2.1VEGF涂料的适用环境

 

乙烯基鳞片涂料中的鳞片种类繁多，有云母氧化铁鳞片、石墨鳞片、锌鳞片和不锈钢鳞片等，这些鳞片也可与树脂等组成鳞片涂料，除了具有提高涂料抗渗性的作用外，还有其他的功能，如石墨鳞片导电、导热性好，并耐氢氟酸的腐蚀；锌鳞片与金属基层有优良的粘接性和防锈性；不锈钢鳞片比玻璃鳞片的耐碱性和耐磨性好；云母化铁鳞片价格低，可降低成本等。但从全面综合的角度考虑（如品质的均一性、与树脂的粘接力以及供应的稳定性和经济等因素），目前国内外仍以玻璃鳞片使用较多。玻璃鳞片可按片径大小分为大、中、小三种规格.片径大于1.6mm的鳞片为大规格，片径约0.95mm的为中等规格，片径小于0.3mm的为小规格鳞片。

 

2．2乙烯基树脂玻璃鳞片涂料（VEGF）是其中鳞片涂料中的一种，VEGF涂料中加入经过化学处理的优质玻璃鳞片，厚度仅3-8μ，在1mm涂膜中可有上百层平行的玻璃鳞片相互交叉排列，形成了独特的屏蔽结构，大大增强了树脂的抗渗透和耐蚀性能。

VEGF鳞片涂料由此具有以下特点： 1》 有超低的渗透率； 2》 具有极高的粘结强度、高附着力和冲击强度； 3》 耐温差（热冲击）性能良好，因为减少了涂层与钢铁间的线膨胀系数的差别； 4》 一次性可达到较厚的涂层，施工方便； 5》 相对于普通的环氧树脂基的鳞片胶泥，具有更高的耐腐蚀性和耐温性能。

 

乙烯基树脂玻璃鳞片涂料根据鳞片片径的大小直接影响涂层的抗渗性，玻璃鳞片纵横比愈大则抗渗性愈好。按其粘度可分为玻璃鳞片涂和玻璃鳞片胶泥两种，可用喷涂、刷涂或滚涂施工的一般称为涂料（薄涂层型VEGF），而粘度较大，必须采用涂抹或镘刀施工的称为胶泥（厚涂层型VEGF），但有时统称为涂料，下面就详细论述：

a)薄涂层型VEGF：

典型应用厚度为0.5mm～1.75mm 最适用喷涂、滚涂、刷涂等方法涂刷一遍或二遍，当采用喷涂的方法时，这些材料快速和成本有效的，对于薄涂层型基体树脂和填料组合选用根据每个应用服务设备的要求，选用这些填料的好处包括可以承受一些意外的腐蚀，低渗透率，耐高温，杰出的耐磨损和腐蚀性能。

b)厚涂层型VEGF

典型应用厚度为1.75 mm～3.75mm 通常采用镘刀刮涂两遍或更多遍。重防腐系统施工要求低渗透率，耐意外腐蚀，时常，承受一定的磨损和腐蚀。该系统选材，包括基体树脂，填料和厚涂层型衬里类型要根据每个应用服务设备的要求。厚膜镘刀应用系统包括玻璃鳞片增强、高填料填充，并且经常用织物增强来提高力学性能，耐高温性，耐渗透和耐腐蚀。虽然，采用镘刀制作厚膜型比喷涂薄膜型成本要高，但在许多苛刻化学环境中可更好地达到使用要求。

 

3、VEGF涂料的应用

    由于VEGF鳞片涂料上述提及的各种优点，使VEGF涂料在各方面得到广泛地应用，主要包括：a) 脱硫装置设备（FGD）、排烟烟囱；b)污水处理的设备、混凝土池和槽；c)化学工业中的贮槽、贮罐；d) 石油化工管道内衬；e)海洋构筑物。其中目前FGD和海洋工程中的防腐蚀是其主要的用途，表3.1中则清楚地列出了VEGF涂料对一些化学介质的耐腐蚀特性。

3.1 排烟脱硫装置中的应用

这是乙烯基酯玻璃鳞片涂料衬里应用最为成功的领域之一，表3.2中充分地显示了一些材料在FGD中的防腐蚀应用。大型的钢制湿法脱硫装置中，由于存在较强的腐蚀性气体、高温和磨擦等使用条件，若不进行防腐蚀处理，一年内就会恶化，即使是不锈钢也不能很好地达到使用要求。20多年的实践证明，在各种防腐蚀材料中，VEGF涂料是最为合适的，它有效地用于发电厂、钢铁厂、有色金属厂、化工厂和垃圾焚化等部门的烟气脱硫装置中（FGD），具体部位有：

表3.1 VEGF鳞片衬里应用实例调查表

使用环境（介质、浓度）	温度(℃)	应用厚度(mm)	应用涂料
SOX排气	70	3	VEGF-2
氨，硫化氢	50	1	VEGF-2
纯水	常温	0.5	VEGF-2
醋酸10%	常温	1	VEGF-2
灯油	常温	1	VEGF-2
废水	常温	0.5	VEGF-2
废水	常温	2	VEGF-2
废水	常温	0.5	VEGF-2
锅炉燃烧气	90	0.5	VEGF-1
海水	常温	1	VEGF-2
苛性钠48%	50	2	VEGF-2
苛性钠5%	常温	0.5	VEGF-2
磷酸85%	50	3	VEGF-1
硫酸钙	50	3	VEGF-2
硫酸铁80%	常温	0.5	VEGF-2
硫酸铜	60	0.7	VEGF-2
氯化铵1%	常温	0.5	VEGF-2
氯化钠39%氯化铝38%	30	0.5	VEGF-2
排气	50	10	VEGF-2
汽油	常温	0.5	VEGF-2
生活废水	常温	0.7	VEGF-2
石脑油	常温	1	VEGF-2
酸性水	常温	0.5	VEGF-2
温水	30	0.5	VEGF-2
稀硫酸	常温	0.5	VEGF-2
硝酸，碳酸ph3	60	0.5	VEGF-2
亚硫酸钠	50	3	VEGF-2
亚硫酸气	90	3	VEGF-2
液花石油气	50	3	VEGF-1
乙二醇	常温	0.5	VEGF-2
油管外侧	常温	0.5	VEGF-2
有机酸，亚硫酸ph4-11	40	0.5	VEGF-2
原油	70	0.5	VEGF-2
重油	常温	1	VEGF-2

3．1．1 烟囱、洗涤塔组件、出口联接导管

这些大多数FGD部件操作温度相对低温（低于95℃），极低PH和经常是正压是由于高速度和限制排气量。在这些冷湿和高酸性条件下的玻璃鳞片和其他类型的鳞片填料提供了加强了抗渗透性和延长使用寿命。这些鳞片填料的构成为任何腐蚀介质渗透到衬里底层创造出了一个很漫长的路径。许多填料经过表面处理提供一个强黏结力树脂和鳞片填料结合体极少的酸性溶液能到渗透到衬里层。重叠的鳞片形成的填料创造一层交叉截面层承受强烈的酸性蒸气，甚至在正压和常规流程。

表3.2 烟道气脱硫装置中的防腐材料指导

建筑部件	温度℃	工作负荷	VEGF-2	VEGF-1	VE	瓷砖
1、气体经过的部件
原气管道	130-160	原气，热		○	●	○
原气管道	180	原气，热			●	○
热交换器	130-160	原气，热		●	●
热交换器	80-90	原气，冷	○	●	○
原气管道	80-90	原气，冷	○	●	●
净气管道	45-55	原气，冷	●	○
净气管道	55-70	原气，冷	●	○
热交换器	45-70	原气，冷	●	○
热交换器	80-110	原气，热		●	○
净气管道	80-110	原气，热		○	●
旁通管道	130-160	原气，热	○	○	●
烟囱	80-160	净气/原气	○	○	●
旁通管道/烟囱	180	原气			●
2、洗涤过程用部件
吸收器，原气入口	130-160	原气，热	○		●	●
吸收器，原气入口	180	原气，热			●	●
吸收器，原气入口	80-110	原气，冷	○	●	●
吸收器，顶部	45-55	废汽，水蒸汽	○	○
吸收器，顶部	55-70	废汽，水蒸汽	○	○
3、悬浮液的回收处理
浓缩器	45-70	石膏悬浮液
溢流槽	45-70	净水	○	○
清除残余物的容器	45-70	洗涤液	○	○	○
●推荐            ○选择

备注：

	VEGF-2	VEGF-1	VE-898
最高使 用温度	中温型涂料	高温型涂料	耐高温树脂
	200℃	120℃	200℃

3．1．2洗涤塔进口联接导管和旁路输送管

这些部件在是在未经洗涤的、酸性的、含有微粒的，并且在相对较高的温度条件的连续作用气体的环境下进行工作的。在许多FGD系统这些部位的操作温度在135℃到190℃之间。因为这些部位的气体是没有进行洗涤处理的，高酸性，可能还含有一些飞灰，微粒物质。在这些部位填料的选择通常是表面处理过的玻璃鳞片，或者是氧化铝。合理的制定乙烯基酯衬里基于适当的树脂和填料组合能抵住极度高温210℃,同时伴有化学腐蚀、磨损腐蚀、联合形成的未洗涤的酸性气体。

3．1．3沉淀器和袋滤室

这两个部件的使用条件和洗涤塔进口和旁路管道是非常相似的。

 

3．2石油贮槽和海洋工程

在石油贮槽中，各种石油中含有以海水为主体的介质是很多，由于海水的分离而引起的腐蚀可以通过VEGF涂料有效地长期防止腐蚀。另外，位于潮水区的海上建筑总是处于干湿交替的使用环境，故腐蚀相当严重；此外，海水和盐雾的侵蚀也是严酷的，因此种海洋工程设备、海上石油天然气平台、港湾码头及船舶内外的防腐蚀均会采用VEGF鳞片涂料，在这种环境中玻璃鳞片涂料的厚度约为1mm。这其中VEGF涂料的抗渗性则很大程度上会影响涂层的防腐蚀效果，表3.3中列出了几个材料的抗渗性。同时，乙烯基树脂玻璃鳞片涂料（VEGF）具有更好的耐寒特性（因为乙烯基树脂在低温下会表现出更好的理化特性），这个在石油工程和海洋工程中尤其重要。

表3.3各种材料及工艺下的渗透率测量数据

 

3．3污水设施

VEGF涂料可用于各行业中的污水处理设施、废水池、游泳池和海水养殖等的防腐蚀，尤其是大型或大面积的砼基污（废）水池的防腐蚀施工，VEGF涂料的蚀特性和工艺特性可以较好的发挥，目前，国内较多的情况下会采用整体玻璃钢（FRP）的形式，但是整体FRP的收缩性等固有缺点，会最终容易导致脱层等现象的发生。其中上文提及的抗渗透率对于这些具体应用中，也具有重要的指导作用，无论是砼基础和或是钢结构基础的，VEGF涂料较好的抗渗透率则保证了基础不易受化学介质及水的作用而腐蚀失效。

3．4化工各类装置

化学药品的贮存和各种贮槽容器、化学反应、混合、分离各过程的塔器、管道等设备均可以较好采用VEGF鳞片涂料达到衬里防腐蚀。尤其在氯碱工业中，国内自80年后期就开始采用VEGF鳞片涂料达到良好的防腐蚀效果，包括碳化塔、盐酸提浓罐、中和槽、集合槽、过滤器及砂滤器等。

3．5其它用途

基于VEGF涂料各方面的独特应用技术特点，VEGF在其它许多防腐蚀方面得到大量的应用，比如市政工程、船舶工程等各方面的防腐蚀，同时，也可以兼顾整体玻璃钢的优势，与整体FRP复合提高玻璃钢的防渗透性和耐磨性，在输送一些复合的化学介质（如含盐酸等）或含粉尘的介质等。

 

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