一、前言
本文闡述了國(guó)內(nèi)外樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料的發(fā)展?fàn)顩r、制造工藝、配制中的問(wèn)題、主要特性、施工、拓寬應(yīng)用、今后研究的動(dòng)向，并提出了我國(guó)樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料發(fā)展應(yīng)用的一些參考意見(jiàn)。
玻璃鱗片是一種只有2～4um厚的片狀玻璃質(zhì)填料，用它作環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料配方中的填料，在一毫米厚的截面中可有上百片平行排列的玻璃鱗片，腐蝕介質(zhì)必須繞過(guò)它而滲入下一層樹(shù)脂層，據(jù)在石油油罐或管道中應(yīng)用實(shí)例表明，用它涂裝的油罐防腐蝕壽命可達(dá)20年以上。環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料特別適用于沿海鹽霧區(qū)、飛濺區(qū)和油罐內(nèi)表面涂層等。 二十世紀(jì)50年代中期，玻璃鱗片是由Owens-Corning Fiber公司發(fā)展起來(lái)的，1956年開(kāi)始試用玻璃鱗片制造環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料用于重防腐蝕工程。
1957年用于混凝土基體設(shè)備的防腐蝕，同時(shí)開(kāi)始了玻璃鱗片填充熱塑性管道襯里技術(shù)。1958～1962年應(yīng)用改進(jìn)的固化催化劑裝置(Binks-18型噴槍槍)噴涂不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料，取得了較好的效果。到二十世紀(jì)60年代，OCF公司將樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料技術(shù)轉(zhuǎn)讓，這樣樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料及技術(shù)開(kāi)始傳入歐洲、日本，應(yīng)用領(lǐng)域從石油化工，海洋領(lǐng)域擴(kuò)大到交通、能源和工業(yè)水處理等行業(yè)。二十世紀(jì)80年代初，我國(guó)與日本對(duì)口技術(shù)交流中，我國(guó)開(kāi)始重視這一產(chǎn)品和技術(shù)信息；此后，我國(guó)有關(guān)研單位作了一系列研究，與此同時(shí)在南京揚(yáng)子乙烯、冀魯石化化肥廠的引進(jìn)裝置中采用了日本進(jìn)口的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料。目前，我國(guó)生產(chǎn)的填料型玻璃鱗片還處于中型批量生產(chǎn)規(guī)模，玻璃鱗片寬度為6～10μm，大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理。樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料品種主要是環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料、環(huán)氧樹(shù)脂-瀝青玻璃鱗片涂料和不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料等。
二、玻璃鱗片的制造
最初的玻璃鱗片制造是采用人工吹脹1000℃以上C型中堿玻璃熔體成極簿的玻璃泡制成的，由于玻璃熔體受到雙向拉伸后驟冷，玻璃大分子存在一定程度的取向的屬亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，這種玻璃片性能比普通玻璃具有強(qiáng)度大、比重小、韌性高的特點(diǎn)。由于人工吹制壓力較難控制，因此，產(chǎn)品質(zhì)量低劣。OCF公司采用的是，將熔融玻璃引入成型套筒，經(jīng)牽引形成一個(gè)連續(xù)的錐形模，用一對(duì)夾輥進(jìn)行拉伸，冷卻的玻璃泡壁被軋輥破碎后用氣流輸送到錘式磨碾磨，經(jīng)迂一定尺寸篩子的過(guò)篩，即成玻璃鱗片。當(dāng)今，國(guó)外制造玻璃鱗片的專利表明，為不使拉制的玻璃膜筒在軋碎時(shí)造成二層粘連，在粉碎玻璃膜前采用了防粘技術(shù)，這樣制成的玻璃鱗片有較好的分散性。為了使玻璃鱗片有高的增強(qiáng)效果，一種較大面積厚度比和較大長(zhǎng)寬比的玻璃帶通過(guò)改進(jìn)口模拉制而成，這種
長(zhǎng)條玻璃帶（又稱：Ribbon）生產(chǎn)方法已有實(shí)用專利，這種玻璃鱗片最薄只能達(dá)到10～20μm。
制造玻璃鱗片選用的原料為含中堿的C型玻璃，因它不但具有良好的工藝性能，還有良好的耐蝕性能，C型玻璃中含堿量高能降低熔融溫度、粘度、析晶性對(duì)鱗片吹制有利，但含堿量過(guò)高，超過(guò)12％會(huì)顯著降低其耐腐蝕性。要制得薄而高強(qiáng)度的玻璃鱗片最關(guān)鍵的要控制工藝，即熔體溫度、吹制壓力、冷卻速度等要素。溫度過(guò)高，粘度過(guò)小吹制壓力較難控制，溫度過(guò)低難得超薄鱗片，分子取向也困難。因此，除要有配套的機(jī)械設(shè)備外，還需合適的工藝配合。
三、樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料的制造
生產(chǎn)樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料所選用玻璃鱗片的薄度是十分關(guān)鍵的，鱗片越薄，在同樣厚度涂層中片數(shù)越多，阻擋介質(zhì)能力越大。鱗片粒度選用在O.04～3mm，即300目～6目。粒度影響主要有三點(diǎn)：一是對(duì)粘度的影響，粒度大，填充量增加粘度上升快，造成施工困難；二是粒度大的鱗片易吸附氣體而使脫泡困難；三是粒度大對(duì)介質(zhì)滲透的屏蔽效果好，但粒度大于48目該效果不明顯，這可能是大鱗片吸附空氣形成氣泡而抵消了它的屏蔽效果。對(duì)涂料而言，一般取粘度小些以便于噴涂施工，用作膩?zhàn)拥牧峡刹捎么至６鹊牟Ａ[片。玻璃鱗片在涂料中的含量一般在20～40％較好，高于40％易產(chǎn)生沉淀結(jié)塊，涂層氣泡率增加，施工困難，耐蝕性反而下降，真空攪拌有利于消除玻璃鱗片上粘附的氣泡，作膠泥應(yīng)用時(shí)，玻璃鱗片含量可允許大于40％。
玻璃鱗片的表面狀態(tài)與樹(shù)脂的潤(rùn)濕能力，將直接影響它們之間的界面狀態(tài)及其在涂層中的平行排列率。因此，玻璃鱗片需用偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，以劑降低它與樹(shù)脂的界面張力，常用的處理劑為有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，用漂浮劑防止沉淀，不同的樹(shù)脂應(yīng)選擇不同分子結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑。
樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料常選用的樹(shù)脂有，環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂和乙烯基樹(shù)脂，這些樹(shù)脂大多以無(wú)溶劑形式使用，因此可制得厚漿型涂料，一次噴涂可達(dá)100～200μm。也可將玻璃鱗片加入到聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、氯醋樹(shù)脂、氯化橡膠、氯磺化聚乙烯中制成溶劑型涂料。
本文闡述了國(guó)內(nèi)外樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料的發(fā)展?fàn)顩r、制造工藝、配制中的問(wèn)題、主要特性、施工、拓寬應(yīng)用、今后研究的動(dòng)向，并提出了我國(guó)樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料發(fā)展應(yīng)用的一些參考意見(jiàn)。
玻璃鱗片是一種只有2～4um厚的片狀玻璃質(zhì)填料，用它作環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料配方中的填料，在一毫米厚的截面中可有上百片平行排列的玻璃鱗片，腐蝕介質(zhì)必須繞過(guò)它而滲入下一層樹(shù)脂層，據(jù)在石油油罐或管道中應(yīng)用實(shí)例表明，用它涂裝的油罐防腐蝕壽命可達(dá)20年以上。環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料特別適用于沿海鹽霧區(qū)、飛濺區(qū)和油罐內(nèi)表面涂層等。 二十世紀(jì)50年代中期，玻璃鱗片是由Owens-Corning Fiber公司發(fā)展起來(lái)的，1956年開(kāi)始試用玻璃鱗片制造環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料用于重防腐蝕工程。
1957年用于混凝土基體設(shè)備的防腐蝕，同時(shí)開(kāi)始了玻璃鱗片填充熱塑性管道襯里技術(shù)。1958～1962年應(yīng)用改進(jìn)的固化催化劑裝置(Binks-18型噴槍槍)噴涂不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料，取得了較好的效果。到二十世紀(jì)60年代，OCF公司將樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料技術(shù)轉(zhuǎn)讓，這樣樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料及技術(shù)開(kāi)始傳入歐洲、日本，應(yīng)用領(lǐng)域從石油化工，海洋領(lǐng)域擴(kuò)大到交通、能源和工業(yè)水處理等行業(yè)。二十世紀(jì)80年代初，我國(guó)與日本對(duì)口技術(shù)交流中，我國(guó)開(kāi)始重視這一產(chǎn)品和技術(shù)信息；此后，我國(guó)有關(guān)研單位作了一系列研究，與此同時(shí)在南京揚(yáng)子乙烯、冀魯石化化肥廠的引進(jìn)裝置中采用了日本進(jìn)口的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料。目前，我國(guó)生產(chǎn)的填料型玻璃鱗片還處于中型批量生產(chǎn)規(guī)模，玻璃鱗片寬度為6～10μm，大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理。樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料品種主要是環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鱗片涂料、環(huán)氧樹(shù)脂-瀝青玻璃鱗片涂料和不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鱗片涂料等。
二、玻璃鱗片的制造
最初的玻璃鱗片制造是采用人工吹脹1000℃以上C型中堿玻璃熔體成極簿的玻璃泡制成的，由于玻璃熔體受到雙向拉伸后驟冷，玻璃大分子存在一定程度的取向的屬亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，這種玻璃片性能比普通玻璃具有強(qiáng)度大、比重小、韌性高的特點(diǎn)。由于人工吹制壓力較難控制，因此，產(chǎn)品質(zhì)量低劣。OCF公司采用的是，將熔融玻璃引入成型套筒，經(jīng)牽引形成一個(gè)連續(xù)的錐形模，用一對(duì)夾輥進(jìn)行拉伸，冷卻的玻璃泡壁被軋輥破碎后用氣流輸送到錘式磨碾磨，經(jīng)迂一定尺寸篩子的過(guò)篩，即成玻璃鱗片。當(dāng)今，國(guó)外制造玻璃鱗片的專利表明，為不使拉制的玻璃膜筒在軋碎時(shí)造成二層粘連，在粉碎玻璃膜前采用了防粘技術(shù)，這樣制成的玻璃鱗片有較好的分散性。為了使玻璃鱗片有高的增強(qiáng)效果，一種較大面積厚度比和較大長(zhǎng)寬比的玻璃帶通過(guò)改進(jìn)口模拉制而成，這種
長(zhǎng)條玻璃帶（又稱：Ribbon）生產(chǎn)方法已有實(shí)用專利，這種玻璃鱗片最薄只能達(dá)到10～20μm。
制造玻璃鱗片選用的原料為含中堿的C型玻璃，因它不但具有良好的工藝性能，還有良好的耐蝕性能，C型玻璃中含堿量高能降低熔融溫度、粘度、析晶性對(duì)鱗片吹制有利，但含堿量過(guò)高，超過(guò)12％會(huì)顯著降低其耐腐蝕性。要制得薄而高強(qiáng)度的玻璃鱗片最關(guān)鍵的要控制工藝，即熔體溫度、吹制壓力、冷卻速度等要素。溫度過(guò)高，粘度過(guò)小吹制壓力較難控制，溫度過(guò)低難得超薄鱗片，分子取向也困難。因此，除要有配套的機(jī)械設(shè)備外，還需合適的工藝配合。
三、樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料的制造
生產(chǎn)樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料所選用玻璃鱗片的薄度是十分關(guān)鍵的，鱗片越薄，在同樣厚度涂層中片數(shù)越多，阻擋介質(zhì)能力越大。鱗片粒度選用在O.04～3mm，即300目～6目。粒度影響主要有三點(diǎn)：一是對(duì)粘度的影響，粒度大，填充量增加粘度上升快，造成施工困難；二是粒度大的鱗片易吸附氣體而使脫泡困難；三是粒度大對(duì)介質(zhì)滲透的屏蔽效果好，但粒度大于48目該效果不明顯，這可能是大鱗片吸附空氣形成氣泡而抵消了它的屏蔽效果。對(duì)涂料而言，一般取粘度小些以便于噴涂施工，用作膩?zhàn)拥牧峡刹捎么至６鹊牟Ａ[片。玻璃鱗片在涂料中的含量一般在20～40％較好，高于40％易產(chǎn)生沉淀結(jié)塊，涂層氣泡率增加，施工困難，耐蝕性反而下降，真空攪拌有利于消除玻璃鱗片上粘附的氣泡，作膠泥應(yīng)用時(shí)，玻璃鱗片含量可允許大于40％。
玻璃鱗片的表面狀態(tài)與樹(shù)脂的潤(rùn)濕能力，將直接影響它們之間的界面狀態(tài)及其在涂層中的平行排列率。因此，玻璃鱗片需用偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，以劑降低它與樹(shù)脂的界面張力，常用的處理劑為有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，用漂浮劑防止沉淀，不同的樹(shù)脂應(yīng)選擇不同分子結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑。
樹(shù)脂基玻璃鱗片涂料常選用的樹(shù)脂有，環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂和乙烯基樹(shù)脂，這些樹(shù)脂大多以無(wú)溶劑形式使用，因此可制得厚漿型涂料，一次噴涂可達(dá)100～200μm。也可將玻璃鱗片加入到聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、氯醋樹(shù)脂、氯化橡膠、氯磺化聚乙烯中制成溶劑型涂料。