[公告] 《商品级玻璃鳞片胶泥(/涂料)防腐》连载~~~~~全部结束

7 鳞片胶泥施工

7.1 概述

鳞片胶泥衬里及鳞片涂料衬里作为一种新型防腐蚀衬里技术，具有耐腐蚀性能好、渗透率低、粘结强度高、耐温差（热冲击）性能较好、耐磨性好、室温固化易施工、易修复、价格适中等诸多优点，目前在国内已经有近二十年的成功应用历史，国外引进规模量鳞片防腐蚀工程应用也有接近三十年的历史，故其施工作业的技术及质量控制等问题已日趋完善。

鳞片衬里的施工方法有三种：(a)高压无空气喷涂（spay coating），针对鳞片涂料，只有底面涂，无中涂层；(b)刷、滚涂（roller coating），针对厚浆型鳞片涂料；(c)“镘抹滚压”法(trowel coating)，针对鳞片胶泥。由于镘抹滚压施工简便，衬里施工质量高，用途较广泛。故本章主要以“镘抹滚压”法为主线，兼谈刷、刮、喷涂法。

鳞片衬里混合料主要是由分散不连续的玻璃鳞片及黏稠树脂经专用设备配制而形成的胶泥状复合材料，故其施工作业是通过施工者用抹子、灰刀等工具按一定厚度要求镘抹到被防护的表面，再经压辊除泡、压实、压平，且使鳞片按规定方向叠压排列后固化成型的。其施工作业类似于建筑业的抹灰作业，但由于树脂与水泥砂浆材料特性不同，应用目的亦不同，故其涂抹作业较之抹灰又具有不同的要求。其施工作业的主要特点如下。

①鳞片衬里作业为手工作业，施工质量在很大程度上取决于施工者操作技能高低、熟练程度以及责任心。

②衬里的表面质量、鳞片排列状态、厚度控制主要取决于施工经验及技术水平，不像玻璃钢衬里、橡胶衬里，其表面状态、厚度控制很大程度上取决于材料本身。另外，施工中界面气泡的消除在一定程度上依赖于施工者作业技巧，压光，仅起辅助作用，因为鳞片为不连续分散状填料，不像玻璃钢、橡胶那样，可用消泡辊将界面气泡沿连续的层面间推挤出去。

③鳞片衬里层必须完全封闭。为防止应力破坏，在设备的法兰端面、接管区、阴阳角区及内支撑梁架区，鳞片衬层应采取玻璃钢増强等补偿措施。

④鳞片衬里材料配制及施工搅拌理想状态下是需要配备专用真空搅拌混料设备，以最大限度地减少配料中气泡的生成；在现场没有真空脱泡搅拌混料设备时，要特别注意搅拌方式、托料等细节。

⑤鳞片衬里施工环境差，属易燃有害作业，且容易发生火灾，故安全防护十分重要。

为了方便施工单位和用户在玻璃鳞片胶泥（/涂料）应用中，确保施工质量，本节归纳近二十年来行业的应用经验，对该类产品的施工顺序及管理进行了系统性介绍，以求玻璃鳞片胶泥（/涂料）稳定的工程施工、工程质量。

6.5 耐腐蚀性能

材料耐腐蚀性能非常重要的一个评价参数就是浸泡前后增重失重。

图6.5是乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里与几种金属材料及橡胶的在110℃的30%硫酸环境下浸泡之后的重量变化曲线，试验结果表明：乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里具有更重量变化最小，说明其优异耐腐蚀性能。

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众所周知，有机非金属在介成浸渍腐蚀试验中表现为增重而金属材料在介质浸渍腐蚀试验中表现为失重，橡胶材料因其抗介质渗透性远低于鳞片材料故其在浸渍腐蚀试验中表现出明显的增重效果，而鳞片衬里击表现为重量缓慢增长趋势。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里被腐蚀的话主要是树脂受到腐蚀，基体树脂首先产生失重、变色等，之后由于渗透等因素，加速了具有腐蚀性的化学介质渗入到涂层内部，引起材料的鼓泡、分层、开裂甚至剥离等情况，最后导致衬里层失效。所以，选择具有耐蚀性树脂的同时，也应采取措施减弱、减缓腐蚀性介质或水汽的渗透。常用的环氧树脂、不饱和聚酯树脂基鳞片涂料有较好耐酸、碱、石油溶剂、各类盐和水的侵蚀，其耐腐蚀性优于同类树脂制成的玻璃钢，如这些常用树脂固化物在60℃～90℃时一般不耐受5%硝酸、40%铬酸和50%氯乙酸，但用玻璃鳞片涂层来防腐蚀却很成功。

鉴于配制鳞片衬里材料的主料是树脂（或涂料）及玻璃鳞片，故其耐化学腐蚀性与玻璃钢相似。在选择确定腐蚀环境所需鳞片衬里材料种类时，可参考玻璃钢用树脂（或涂料）的耐蚀性，这里不再赘述。

6.4 抗渗透性能

表6.4-1是各种材料的水蒸汽透过系数。相对于浇铸体、玻璃钢，相同厚度的鳞片胶泥衬里的水蒸汽透过系数最小。

玻璃鳞片具有良好的耐磨、耐温性和机械性能，再配合一系列具有优良性能的耐蚀树脂，增强了涂料的综合性能，给涂料增添了许多新功能。添加玻璃鳞片的涂料可以加工很厚而不必担心发生裂纹。这是鳞片把涂层分割成许多小的空间，大大降低了涂层的收缩应力和膨胀系数；同时玻璃鳞片使涂料具有超强的耐蚀性能，由于鳞片多层平行地与基体排列，使介质扩散渗透的路程变得更加曲折，延长了介质扩散渗透的时间，相当于增加了涂层的有效厚度。

6.3 耐温性能

玻璃鳞片胶泥的耐温性能取决于所采用的树脂的类型。表6.3-1 是常见商品级玻璃鳞片胶泥产品在液态浸泡状态下的极限长期温度。

简单列举几个腐蚀介质条件下乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的耐受可使用温度，表6.3-2，数据摘自上海欧扬化工有限公司。

6.2 机械性能

《工业设备及管道防腐蚀工程施工及验收规范》T/HG 50726中玻璃鳞片胶泥制成品的力学及成品质量最低要求指标见表6.2-1。

商品级玻璃鳞片胶泥制成品的力学及成品质量典型数据见表6.2-2。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的抗渗性能、耐磨性和线膨胀性以及施工工艺性等都优于乙烯基酯树脂玻璃钢。因为玻璃鳞片是分散、不连续地分布在树脂中，能将树脂分割成许多微小区域，使树脂内的微裂纹、微气孔互相分离，有效地抑制了毛细管作用所引起的渗透；另外，这些小的区域，将树脂分成薄薄的树脂层，使树脂的残余应力在每一小范围内就大大减小，避免了玻璃钢被破坏时的大片脱落。玻璃钢在力学性能和抗变形性能上优于玻璃鳞片涂料，在受力或形变要求较高的场所，将两者复合使用是最佳的选择。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥是硬质耐磨材料，可提高衬里的硬度。乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里的力学强度虽不如乙烯基酯树脂玻璃钢衬里，但玻璃鳞片胶泥固化后的硬度高、耐磨、耐刮擦。乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里遇机械损伤只限于局部，扩散趋势小，易修复。

耐磨性方面，环境温度80℃无腐蚀介质条件下，鳞片衬里层的耐磨性优于天然橡胶和丁基橡胶，但较氯丁橡胶低些。在80℃无腐介质条件下，鳞片衬里的耐磨性主要是交错叠压排列的玻璃鳞片不受环境热的影响所致，而橡胶材料在80℃的稀硫酸腐蚀介质浸泡后耐磨性急剧下降是因为其在环境热及介质渗透引发本体溶胀导致材料强度下降所致，而鳞片衬里则因其优异的抗渗性阻碍了介质渗透，故因本体溶胀导致的材料强度下降极为有限，因此表现出更好的耐磨性能。

然而在80℃的稀硫酸腐蚀介质浸泡后丁基橡胶、氯丁橡胶的耐磨性能急剧下降，而玻璃鳞片胶泥的耐磨性却几乎保持不变。图6.2-1是鳞片胶泥衬里与橡胶衬里的耐磨性擦伤比较曲线。

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乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥在底漆的配套下和基材具有较强的粘结强度，保证乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥较好的耐蚀性、附着力和冲击强度。由于玻璃鳞片的增强效果，玻璃鳞片分散了应力，各接触面的残余应力和热膨胀系数变小，粘接热应力相应变小，故粘结强度不会因热胀而衰减，从而增加了对热冲击的抵抗能力和耐热性，使鳞片胶泥适合于温度交变的重腐蚀环境。据测定，可降低树脂固化物的膨胀系数近50%，接近碳钢的膨胀系数，固化收缩率降低到1/10～1/20，它在温差变化较大场合使用，比其他材料有更好的附着力和抗脱粘、抗剥离能力，一定程度上可代替玻璃钢衬里。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的线性膨胀系数(20×10-6℃-1)比橡胶(80×10-6℃-1)小，和钢(11.6×10-6℃-1)接近，能够承受设备使用过程中的温度剧变，乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥可承受的温度差达80℃，而橡胶衬里只能承受40℃的温度差（橡胶衬里最大优势是耐震颤）。

表6.2-3是乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥碳钢衬里和丁基橡胶碳钢衬里在不同温度下的粘结强度对比。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥与碳钢的粘结强度在100℃时为常温时的70%，而橡胶衬里在80℃时其粘结强度就急剧下降。另外橡胶衬里施工及修补均不方便，且局部易出现鼓包、渗漏等缺陷。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里的热胀系数比橡胶（表6.2-4）和乙烯基酯树脂玻璃钢更接近钢材和混凝土材料，因此在热环境工矿使用时，衬层与金属或混凝土基体界面间因环境热导致的热胀量较小，故其界面间形成的热应力较之其他防腐蚀衬里材料低得多，有利于防止剥离、鼓泡、扩散性底蚀等衬里常见的物理腐蚀破坏发生。工程实践中确实鲜见有过上述物理腐蚀破坏案例。在受力或形变要求较高的场所，将乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里和乙烯基酯树脂玻璃钢衬里复合使用是最佳的选择。

耐候性方面，玻璃鳞片的折射率与树脂相差较大，其表面微曲，近平行排列于乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里中可反射大量紫外线，从而减缓树脂的老化。经400h加速老化试验，用玻璃鳞片填充的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里比铝粉、云母氧化铁、钛白粉填充的乙烯基酯树脂胶泥衬里，无论在粉化失重、涂膜减薄，还是光泽衰减等指标上均要好得多。

介电性能方面，乙烯基酯树脂玻是绝缘体，但在潮湿环境下介电性会变差，以致不能用在高绝缘场合。玻璃鳞片是绝缘体，它同样有优良的抗水汽渗透性，测定表明，用玻璃鳞片填充的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里试样比未填充样的乙烯基酯树脂浇筑体试样水汽渗透率小10倍，因此它在潮湿环境下工作具有优良的绝缘性。经测定含30%玻璃鳞片的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里体积电阻表明，它比用二氧化硅粉填充的试样经沸水浸泡后高一个数量级。

6 鳞片胶泥性能

6.1 施工性能

施工性能要求：无固态物料聚集、没有凝胶块、无其他杂质、无分层；按照供应商建议添加固化剂比例可使用时间（凝胶时间）在30min~60min满足施工操作要求；现场施工触变要求施工完凝胶前无流淌；玻璃鳞片质量含量大于30%。

5.6 底漆、面漆的制造

底漆和面漆都要求高触变、低填充、固化放热快的特点，同时底漆的颜色往往区别于胶泥颜色便于施工时识别。特别提到两：①乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥红颜色底漆由于采用氧化铁会消耗促进剂有机钴盐，因此针对铁红颜色乙烯基酯树脂底漆一定要特别注意配方的调整；②面漆采用胶泥一样的颜色，还需要额外添加液蜡空干剂。无论是底漆还是面漆，涉及到研发生产配方都太直接太露骨，笔者不便再深入说明。

尽管玻璃鳞片胶泥衬里有诸多优点，但前提必须是粘结在基材上不脱落，正所谓“皮之不存毛将焉附”，因此玻璃鳞片胶泥底漆就显得尤为重要。真正的行家知道玻璃鳞片胶泥，尤其是乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥真正的难点在底漆，底漆能做好才是真正行家。

底漆，要求既耐温又具备一定柔韧性。目前在国内能提供这样底漆的厂家，完美解决耐温、粘结性能、柔性三个问题的，几乎没有。目前市场绝大多数的做法是：把高交联密度型VER或者类似的树脂，添加丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等其它极性较高，又能参与交联固化的稀料，制成底漆打底的，打底完一道后，再在底漆中添加少许粉料（多为石英粉之类）再上非常稀的胶泥一道，然后再上胶泥涂和面涂。也就是说，现行的做法是并没有去找专门的底漆，而是拿耐乙烯基酯树脂，极性单体稀释后直接作为底漆来用。当然现在国内也已经出现了许多成功的聚氨酯、橡胶、有机硅等改性方法的底漆了，并在实际中得到大量成功应用。

5.5 鳞片胶泥典型配方

    表5.5是参考配方一例。

表5.5 乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥参考配方

5.4 鳞片胶泥制造工艺

玻璃鳞片胶泥衬里材料制造主要分两步，见“5.1 触变”和“5.2 真空捏合”。

玻璃鳞片胶泥衬里的现场施工配制好后必须立即在规定时间内用完。由于混合料填加次序对功能性填料作用的发挥十分重要，直接影响衬层质量，因此必须严格遵守规定的玻璃鳞片胶泥的现场配料和施工的工艺流程。这部分将会在“6 鳞片胶泥的施工”中详细介绍。在施工使用前还涉及到玻璃鳞片胶泥的储存和运输，这个不容易引起人们重视的小环节其实也非常重要。储存要求在阴凉处，避免阳光直射。运输过程要求尽可能避开高温或夏天中午时段。

（1）在玻璃鳞片胶泥材料制造中，必须强调要先将液态料搅拌均匀后，再加入固态料。因为混合料中的功能性填加剂表面处理剂及增塑剂等用量较小，如不先将其与树脂混合，则一旦加入固体料，一部分固体物料表面就会先行吸附功能性液态填料。这样一方面会导致填加剂的功能不能对整体混合料体系发挥作用，另一方面由于固体料被液态料包裹，在表面形成一液体膜，导致表面粘接强度降低，这两种结果都是衬里质量所不允许的。

（2）在玻璃鳞片胶泥材料制造中，要求增稠触变剂加入后先实施先慢后快均匀搅拌，这是因为该类填料密度很小，漂散性很好，速度快了会逸出而致使填加量不足，影响衬层质量。

（3）在玻璃鳞片胶泥材料制造中，真空捏合机的重要作用之一是消除混合料中包裹的气泡，正确的操作使用设备是有效消泡的前提。为了防止油泵回油，造成物料污染，要求先开放气阀，后关真空泵。有条件时，可在泵吸气口处增加一回油止逆阀，最好在真空泵及真空桶间气管中增加一空气过滤装置，这对于延长真空泵的使用寿命大有好处。在出料前，关闭搅拌电机1min，后再打开放气阀，因为搅拌终了时，物料因搅拌力作用内部含大量空间，如过早放气，则空气迅速充入空间，产生气泡。当打开气阀缓慢放空前先保持1min，使物料因自重下坠，从而减少混合料夹裹空气。捏合机内外压力平衡后，关闭真空泵，即可出料。

（4）在玻璃鳞片胶泥材料制造中，要求颜料必须加入到底漆、胶泥或面漆中，搅拌均匀。颜料应先配制成颜料浆料，也就是色浆或者颜料糊，严禁将粉态颜料直接加入混合料中，以防止固态粉末颜料聚集，形成衬层质量缺陷。

5.3 分散和消泡技术

虽然鳞片衬里材料以其优异的抗介质渗透性早已引起国内外防腐界的重视，但正如5.2中所述，其优异的抗介质渗透性却要鳞片在树脂中理想的分散和浸润来保证。由于鳞片材料松散，添加量又大（国标规定30%Wt以上），内包裹大量空气，在树脂中的均匀分散及在胶泥配制中气泡的消除十分困难。而这一问题的解决与否是鳞片衬里技术开发的重点问题之一。

对玻璃鳞片胶泥衬里而言，气泡的生成及消除应分两方面考虑：①鳞片胶泥制造过程中气泡的生成及消除；②施工过程中气泡的生成及消除。后者属施工问题，将在“6 鳞片胶泥的施工”中详细介绍。

（1）鳞片胶泥制造过程中气泡产生的原因

①松散的白炭黑增稠触变剂以及玻璃鳞片内存在大量空气

它们在在自然堆放时，相互交错叠压，容积内存有大量空间为空气填充。在配制搅拌过程中，虽然在搅拌切向力作用下有相当的空间为树脂渗透挤出了空气，但由于树脂的渗透不是循序渐进而是随机的，加上树脂渗透后的封闭作用，将使大量空气被封在混配料中，形成大小不等的气泡。这部分气泡量很大，一旦被封闭，由于鳞片的阻碍作用，将很难逸出。

②混合料及空气相交界面因搅拌作用卷入空气

前已叙及，在剪切分散触变时树脂母料十分黏稠，在搅拌过程中，由于搅拌力的作用，混合料不断自周边搅起，又不断自搅拌桨附近卷入。这一过程也使界面空气随着混合料卷入物料内，当溢出气泡少于包裹气泡，就会越来越稠，并裹入越来越多的气泡。再则，由于混合料十分黏稠，具有一定的自支撑作用，因此在搅拌桨高速搅动的中心区域内形成一定空间，搅拌停止时，该空间为空气占据，这部分空气也有相当量被留在混合料内形成气泡。

5.2 真空捏合

先将树脂胶料、填料和玻璃鳞片先后倒入真空捏合机，先常压捏合均匀，在出料前真空捏合3min～5min，先静置几分钟，再打开放气阀缓慢放空，完全放空后1min，即可出料。简明的捏合工序如下：物料称量（5.1制作好的备用料）→加入捏合机→分批加入计量鳞片和粉料→常压捏合→真空捏合→放气关真空泵→出料。

鳞片衬里要发挥出良好的抗渗性能，得要有三个先决条件：①鳞片在树脂中均匀分散；②鳞片和树脂之间浸润良好；③固化后的鳞片衬里均匀致密、气泡少且小、即使有气泡也被鳞片封闭住。真空捏合就是在制造过程中最大限度让树脂和玻璃鳞片之间的混合状态达到理想的预设效果。

5 鳞片胶泥制造技术

玻璃鳞片胶泥制造技术的核心精髓在于三点：触变、捏合、消泡。

5.1 触变

树脂、增稠触变剂、助触变剂（可能添加的情况下）充分剪切分散，达到既定要求的触变效果。分步慢慢加入触变剂，先中低速搅拌，待基本搅匀，再采用高速剪切分散，达到触变要求后静置备用。

触变剂的加入量和触变剂类型、助触变剂、拉缸或者分散釜的高径比、剪切分散设备的搅拌桨叶形式、高速分散剪切设备的功率转速、剪切分散的时间等因素都有关。是否达到剪切分散触变的要求，可通过测试触变物料的触变指数来判定。实际生产中建议隔夜使用触变树脂胶料。

在进真空捏合机之前，在已经触变合格的树脂中加入促进剂、偶联剂、增塑剂（可能添加的情况下）、消泡剂（底面漆时需添加）、颜料或色浆，搅拌混合均匀，作为待转移真空捏合机的备用料。

简明的触变工序如下：物料称量（含树脂、白炭黑、助触变剂（可能添加的情况下））→高速剪切分散拉缸投料→高速剪切分散→静置备用。

4.6 原料选择原则

商品级玻璃鳞片胶泥原料，往往都是一些制造厂家不对外的核心技术，本节不便深入细致介绍，仅表述选择的大致原则。

（1）耐腐蚀树脂的选型是鳞片胶泥选材的第一位优先原则，这里涉及到耐酸、耐碱、耐溶剂等；

（2）耐腐蚀树脂的耐温性是第二位考虑的，不仅要考虑热变形温度，还需要考虑常温固化度以及固化后衬里的耐温交变性能；

（3）粘结性能是第三位考虑的因素，针对混凝土、碳钢以及其他基材，有机树脂的粘结性能以及胶泥配方对粘结性能的影响；

（4）根据树脂类型、鳞片胶泥的低中面涂、冬季季施工温度等，选择最合适的固化体系以及对应的促进剂和固化剂，可能需要互配类型的促进剂、固化剂；

（5）根据树脂类型选择合适的触变剂、偶联剂、消泡剂等；根据制造设备分散剪切条件和胶泥类型调整最优化的助剂添加比例以及剪切混合的方式和时间；

（6）根据胶泥需要的施工操作性能选择合适的玻璃鳞片和耐蚀颜填料，并在满足国标的鳞片含量前提下，确定最优化的鳞片目数和比例、颜填料目数和添加量比例；

（7）根据现场施工的需要，选择合适的包装或分装方式。

4.5 促进剂、固化剂

（1）促进剂

根据玻璃鳞片胶泥涂料使用的树脂不同，选择不同的促进剂。市售商品级的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥和不饱和聚酯树脂玻璃鳞片胶泥涂料中采用的促进剂和玻璃钢里面选择相似，采用的固化体系也和玻璃钢体系一致。也可以根据鳞片胶泥冬夏季施工的不同，在促进剂上做些文章，一般为互配促进剂，这些更多是每个鳞片胶泥厂家不对外的技术小窍门。

当采用“蓝白水”固化体系时，鳞片胶泥采用的促进剂为环烷酸钴或异辛酸钴。当采用“BPO-DMA”固化体系时，鳞片胶泥采用的促进剂为N,N'-二甲基苯胺(DMA)。

关于不同树脂促进剂的知识，请参见“第陆卷 树脂重防腐”之“第2章 现场施工用热固性树脂之基础理论知识”、“第14章 玻璃钢衬里防腐”中有关“促进剂”的介绍。

（2）固化剂

固化剂指的是鳞片胶泥涂料现场使用时的B组分，根据玻璃鳞片胶泥涂料使用的树脂不同，选择不同的固化剂。市售商品级的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥和不饱和聚酯树脂玻璃鳞片胶泥涂料中采用的固化剂和玻璃钢里面选择相似，采用的固化体系也和玻璃钢体系一致。也可以根据鳞片胶泥冬夏季施工的不同，在固化剂上做些文章，一般有以下几个主要方向：无泡固化剂、低放热固化剂、高放热固化剂、非液体固化剂（糊状固化剂）等。

当采用“蓝白水”固化体系时，鳞片胶泥采用的固化剂为过氧化甲乙酮或过氧化氢异丙苯。当采用“BPO-DMA”固化体系时，鳞片胶泥采用的固化剂为过氧化二苯甲酰糊(BPO)。

关于不同树脂固化剂的知识，请参见第陆卷 树脂重防腐”之“第2章 现场施工用热固性树脂之基础理论知识”、“第14章 玻璃钢衬里防腐”中有关“固化剂”的介绍。