材 料 為 本 應(yīng) 用 至 上
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1.概述
耐蝕玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)襯里(lining)作為常用的防腐蝕方式已在工業(yè)建筑物、設(shè)備和管道、化學(xué)品儲槽、廢(污)水池等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用耐蝕GFRP襯里的具體要求,在工程建設(shè)防腐蝕設(shè)計、施工和驗收等的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中都作了相應(yīng)規(guī)定,其工程應(yīng)用也得到快速發(fā)展,因而在耐蝕襯里領(lǐng)域,GFRP襯里發(fā)揮了積極作用。
耐蝕GFRP襯里的基體樹脂可采用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂和酚醛樹脂,但由于腐蝕環(huán)境的復(fù)雜化,要求耐酸、耐堿,耐溶劑性同時也要滿足長期耐熱性能在80~120℃范圍要求,伴隨著防腐蝕裝置大型化,作為綜合性能優(yōu)良的環(huán)氧乙烯基酯樹脂(VE)的襯里材料也逐漸被設(shè)計人員和用戶接受和認(rèn)同。VE是目前國內(nèi)外防腐蝕襯里用的主要原材料之一,VE作為耐蝕GFRP襯里用基材,在熱固化性樹脂中,其耐蝕性、固化性、粘結(jié)性、韌性和耐熱性等各方面較為均衡,能夠在襯里防腐蝕工程應(yīng)用中充分發(fā)揮其性能特點。
2.襯里的基本概念
用有機(jī)耐蝕材料包覆金屬面進(jìn)行防腐蝕操作時,可用三種方法,油漆(painting)、涂層(coating)、襯里(Lining)。一般認(rèn)為,painting是在200μm以下的薄膜,除了防銹、防蝕外還有為了達(dá)到美觀的目的;Coating是有著500μm左右的高耐蝕性的涂層,但對于防磨損和抗?jié)B透能力有一定限制;Lining的包覆厚度從1000μm到10mm,完全可以隔斷腐蝕環(huán)境。但是coating也能開發(fā)成“重防腐蝕”涂料(heavy duty),包覆厚度有300~1000μm,耐久性也提高,如現(xiàn)在市場上的重防腐蝕樹脂玻璃鱗片涂料或樹脂玻璃鱗片膠泥,這樣coating和lining并沒有明確的界限。
painting在常溫時使用較多,但耐熱涂料等是個例外。為了做好腐蝕與防護(hù)工作,金屬(或混凝土)面做耐蝕層襯里是必要的。
3.有機(jī)包覆材料的防腐蝕機(jī)理
為了防止金屬的腐蝕,自古以來都是采用涂料包覆。其防腐蝕機(jī)理是:用有機(jī)涂膜包覆金屬面,隔斷了水、O2、離子等對金屬的侵入。據(jù)此,金屬面上形成局部電流的陰陽兩極,被有著高電阻的有機(jī)涂膜將其隔開,減少了腐蝕電流,結(jié)合除銹顏料的極化效應(yīng),這樣可以防止金屬腐蝕。涂膜的防蝕功能除涂膜本身分子結(jié)構(gòu)、顏填料等配伍劑外,與金屬面接觸的緊密性、膜厚等影響有關(guān)。
因為有機(jī)包覆材料是電的不良導(dǎo)體,在水中不會溶出離子,因此與金屬的腐蝕機(jī)理不同。而各種化學(xué)品(氣體、蒸汽、藥液)侵入包覆材料,就會產(chǎn)生化學(xué)和物理變化,這相當(dāng)于金屬的腐蝕機(jī)理。因而選用對化學(xué)品“惰性”的有機(jī)包覆材料就顯得非常重要。
這種侵入由化學(xué)品種類、狀態(tài),有機(jī)包膜材料的組成、分子結(jié)構(gòu)的不同而呈現(xiàn)多樣性。另外,暴露在嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境中除了化學(xué)變化外,還有熱老化,由空氣引起的自身氧老化,紫外線老化等綜合因素引起的腐蝕。
4.防蝕襯里的斷面結(jié)構(gòu)形式
襯里包覆,如圖4-1所示,有著多種斷面結(jié)構(gòu),樹脂包膜和基底金屬粘合情況也不同。圖中a-e的情況,基底金屬(被襯里體)噴砂除繡(表面清理)后,用底漆涂布后,再用液狀樹脂按規(guī)定的厚度包覆形成包膜。如使用玻璃纖維增強(qiáng)材料,則形成GFRP包膜,一般把這種工藝稱為GFRP襯里。
分別用不同樹脂作為基材,將玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng)材料復(fù)合的結(jié)構(gòu),如圖中b。
液狀樹脂可單獨或與增強(qiáng)材料一起復(fù)合固化,對于合成樹脂襯里,玻璃絲,無機(jī)填充料等與樹脂混合得到的襯里料,又分別稱為積層襯里如圖中c、樹脂膠泥襯里如圖中d。
圖中f,基底金屬噴砂清理后,用粘結(jié)劑涂布于塑料板使其粘結(jié)。而混凝土槽,由于混凝土自身多數(shù)會發(fā)生裂紋,粘結(jié)的襯里會隨混凝土的裂開而裂開,因此把此工藝稱為非粘結(jié)工藝。
圖中g(shù),一般稱為松動襯里,用螺釘固定的話,也稱為螺釘固定襯里。