玻璃鳞片

　　概述

　　玻璃鳞片涂料是在热固性树脂里填充以特殊处理的鳞片状玻璃(含碱玻璃，C玻璃)，同增强用的无碱纤维(无碱玻璃，E玻璃)相比，成份比率完全不同，其组成如表1所示，这些组成的不同，影响了玻璃的各种特性，特别是耐酸性有很大的差异，其特性如表2所示。

　　玻璃鳞片(Glass Flakes)是一种5微米厚的玻璃碎片。它是由1200℃以上的熔融中碱玻璃，经吹泡、冷却、粉碎、筛选及碾磨等工艺步骤所制得。以这种玻璃鳞片作为填料的防腐涂层，具有很高的粘结力和优良的耐化学药品及抗老化性能性。

　　玻璃鳞片作用原理

　　施工后的玻璃鳞片涂料中，横纵比高达30-120的扁平型的玻璃鳞片在树脂中呈平行重叠排列的宫式结构，从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的树脂中的渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大的延长，相当于有效地增加了玻璃鳞片防腐层的厚度。

　　玻璃鳞片结构

　　玻璃鳞片的内部结构与玻璃纤维的十分相似，是熔融玻璃处在拉伸力的状态下，进行急速冷却而制得。熔点以下一般处在热力学自由能最低的稳定平衡态。所以玻璃鳞片的性能，与逐渐冷却的平板玻璃有所不同，它的强度要比普通玻璃板的大得多。 若采用玻璃鳞片制成涂层的填料，作为防腐蚀保护层使用，它亦将比采用云母、硅酸钙及硅酸铝等填充材料的，具有更加优越的性能。

　　玻璃种类 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玻璃鳞片的玻璃组成 (%)

　　由于玻璃鳞片在涂层中是重叠排列的，因此对涂膜的抗渗透性起了很大作用。涂装方法可采用刷涂、高压无气喷涂或辊筒涂装。

　　玻璃种类 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：测试数据为9.5um厚涂膜在96℃的各种介质中浸泡24h后的失重百分比。

　　表2玻璃的耐蚀性 (%)

　　玻璃鳞片涂料的特性

　　1)对化学介质、气体、蒸气的渗透性远比玻璃钢衬里小，难以引起水蒸气扩散现象，这是由于层层重叠排列的玻璃鳞片，使介质渗透距离长的缘故。

　　2)固化时收缩低，由于分散，粘接面残余应力小。

　　3)热膨胀系数小，粘接热应力相应也小，耐热温度高，耐热冲击性能好。

　　4)力学强度虽不如玻璃钢衬里，但耐磨性、耐刮擦性能出色，对机械损伤也只限于局部。

　　5)玻璃鳞片涂料施工工艺性能也很好。

　　玻璃鳞片涂料若仅是玻璃鳞片和树脂的物理混合，是不能充分发挥其性能的，这里还涉及玻璃鳞片的截面问题，玻璃鳞片混合量及混合方法，树脂的选择，基体的前处理，底漆的选择，施工方法等一系列的参数是决定玻璃鳞片涂料的技术关键。关于玻璃鳞片涂料品种及特性见表3，其物理性能见表4。

　　树脂种类 型号 适用范围 耐热性/℃

　　日本FUJI 中国华昌 液相 气相

　　间苯型UP #3 - 耐酸 80 90

　　双酚型UP #4 - 耐酸、耐碱 80 90

　　二甲苯型UP - FX 耐酸、耐碱、盐雾 80 90

　　环氧树脂 #106 FE 耐水、耐弱酸、耐碱、耐盐 78 80

　　乙烯基酯树脂 #5R FV-5 耐酸、耐碱 90 100

　　#6H FV-1 耐酸、耐热、耐溶剂 120 150

　　#6R FV-2 耐强酸、耐碱、难燃性 110 130

　　#7H MW-2 耐酸、耐碱、耐热 110 140

　　表3玻璃鳞片涂料的品种及特性

　　3. 玻璃鳞片涂料在日本的应用实例

　　由于玻璃鳞片涂料具有耐蚀，抗渗透性好，涂膜收缩率低，热膨胀系数小，固化残余应力少，耐磨损，施工简便，易于修补，因而玻璃鳞片涂料在化工、冶金、化纤、电镀、建筑等行业均有大量应用。特别是在各种海洋工程设备、海上石油天然气平台、港湾码头及船舶应用更为广泛。现举几个应用实例[5～7]。

　　1)北陆汽车公路混凝土桥盐雾腐蚀对策——沿海一侧每到冬季，由于飞来的盐份，不管钢结构还是混凝土构筑物，成为日本破坏最显著的地方。北陆汽车公路混凝土桥，1972年开始使用，后来遭盐雾侵蚀发生破坏，1987年开始修补，修补中使用了环氧玻璃鳞片涂料和乙烯基酯玻璃鳞片涂料，涂膜厚1000um。同年完成的从新泻县上越市至富山朝日镇59.3km的高速公路混凝土桥，为了对付盐雾，使用了乙烯基酯玻璃鳞片涂料涂装，在玻璃鳞片涂料上又涂聚氨酯树脂涂料和氟树脂涂料。

　　2)冲绳地区的钢桥防锈蚀调查——冲绳综合事物局在日本钢桥专业协会的协助下，进行了防锈蚀性和防风砂磨蚀性的涂装系列试验，2年后测定，玻璃鳞片涂料性能最好，环氧树脂涂料次之，氯化橡胶涂料和邻苯型不饱和树脂涂料效果较差。

　　3)机场联络桥的钢结构防锈蚀方案——关西国际机场联络桥的钢结构，提出了使用玻璃鳞片涂料的方案。铁道纵桁上面，使用后更换涂料困难，为了永久性的防锈蚀需要，采用了玻璃鳞片涂料和聚氨酯涂料，涂膜厚度为1090um的方案，其中使用的玻璃鳞片涂料的树脂是VE和环氧树脂。下部防锈蚀，提出了飞溅区涂装乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料和聚氨酯涂料(1000um);潮水涨落区域涂装玻璃鳞片涂料(1090um)。

　　4)港湾钢构物防锈蚀方案——日本沿岸开发技术研究中心1986年发表了钢结构防锈蚀指南，其中海上大气部、海水飞溅部、潮水涨落部及海水中部位推荐乙烯基酯树脂、环氧煤焦油树脂和玻璃鳞片涂料。

　　5)石油贮槽底板防锈蚀——日本冲绳石油基地(金武湾)石油贮槽高22m，直径80m，浮屋顶式贮藏量为10万m3，还建造了210万m3及510万m3的石油贮槽，其底板采用玻璃鳞片涂料防锈蚀，使用日本高分子化学公司生产的玻璃鳞片涂料，5年内施工面积达1.5×106m2。

　　施工简介

　　玻璃鳞片涂料施工简单，可用刷涂、滚筒涂和高压无气喷涂。涂装前必须进行表面处理，除油后用喷砂、喷丸进行去锈及粗化处理。通常用4号砂或20-40目的石英砂，以5-7kg/cm2压缩空气带动砂粒，砂粒以50～70m/s速度从喷嘴中喷出，表面达SIS Sa2.5规格，清除喷砂后的灰尘，在8h小时内进行涂装。涂装一般在干燥天气进行，温度5℃以上，相对湿度85%以下。用同一种树脂或玻璃鳞片(粒度较小的)作底漆，厚度为50微米，在底漆指触干燥后就涂玻璃鳞片涂料。在涂装时需要留意以下几点：

　　a.涂料的充分搅拌;b.涂料基料同固化剂的混合;c.粘度调整;d.活性适用期;e.涂装机具(机械)的清洗与保养;f.玻璃鳞片尺寸。

　　关于以上诸点，通常按涂料厂规定进行，逐层施工，直至涂到设计厚度，表面用细料或纯树脂罩光一道。完成涂装后，在20℃养护48h以上，进行目测是否存在明显凹凸、脱层、气泡、开裂、异物夹人及不固化缺陷。再用放电式脉冲电火花针孔仪检查针眼、孔隙，用电磁测厚仪测定厚度(钢结构)，用巴柯尔硬度计检测硬度。对针眼等缺陷处，要认真修补，首先将缺陷及周围处加工成钵状，铲去原涂层，打毛粗化处理，涂底涂层后再涂玻璃鳞片涂料。

　　质量标准

　　玻璃鳞片涂料用于贮槽内部的耐蚀例子较多，作为外部防锈蚀目的的例证还较少，主要是取决于树脂的耐候性;同时，作为外部防锈蚀的涂料还有2个问题没有解决：

　　a.玻璃鳞片涂料还没有适当质量标准;b.与富锌底漆和玻璃鳞片面漆配套也没有标准。现介绍日本玻璃鳞片涂料标准的部分内容，见表5。

　　项目 质量标准

　　在容器中的状态 主剂、固化剂加入混合时没有结块，质地均匀

　　混合性 能均匀混合

　　涂膜的外观 与样板相比差异不大

　　厚涂性 垂直面500um厚涂装无流挂、无裂纹、无剥落

　　适用期 20℃时使用2h以上

　　耐冲击性 500g重钢球从500mm高落下冲击涂膜，无裂纹、无剥落

　　干燥时间 16h以内

　　玻璃鳞片含量 20%以上

　　注：1)适用范围：本标准是玻璃鳞片涂料的标准，包括不饱和聚酯玻璃鳞片涂料、环氧玻璃鳞片涂料、乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料;2)玻璃鳞片涂料的质量必须符合上述标准。