第四章 高分子耐腐蚀材料.doc

第四章 高分子耐腐蚀材料一、耐腐蚀材料的基本概念物体如金属、混凝土、木材等受周围环境介质的化学作用或电化学作用而破坏坏的现象称为腐蚀。耐腐蚀材料(anticorrosion material)，能耐各种酸、碱、盐类和有侵蚀性气体腐蚀作用的材料的统称。使用于建筑、汽车、船舶等领域的防腐蚀工程及容器、管道的防腐蚀衬里施工。耐腐蚀材料根据其耐腐蚀程度划分等级。各国有多种定级的方法。从使用角度一般划分为三级：(1)耐蚀级。材料经腐蚀作用后，其基本物理力学性能不变或变化很小，可以保证工程使用。(2)尚耐蚀级。材料经腐蚀作用后，其物理力学性能有不同程度的下降，但尚能满足工程使用要求。(3)不耐蚀级。材料经腐蚀作用后，物理力学性能变化很大，不能满足工程使用要求。耐腐蚀材料用于建筑物和构筑物的防腐保护，根据腐蚀条件可采用三种不同方式：(1)作单一防腐蚀保护层。(2)作复合防腐蚀保护层。 (3)整体结构防腐。二、耐腐蚀衬里材料耐腐蚀衬里材料，即敷设在经受腐蚀介质侵蚀的容器、设备及管道的表面上以构成防腐保护层的耐腐蚀材料。常用的有耐腐蚀橡胶衬里、块材衬里、塑料衬里和玻璃钢衬里材料。在电力、石油化工、冶金、核电、煤炭、矿山、建筑、制药等行业，耐蚀型管道、阀门和泵衬里材料有着广泛的应用，尤其在输送含灰渣颗粒的腐蚀性液体及颗粒废液混合物流体等腐蚀与磨损共存工况下运行的各种管道，需求量特别大，对其耐磨耐蚀性能提出了新的要求。1、 塑料衬里塑料具有优良的防腐蚀性能及较好的机械性能，是最重要的防腐蚀材料种类，能广泛运用于管道、阀门、泵等腐蚀件衬里。如图1所示。 图1 (a)阀门塑料衬里 （b）泵塑料衬里（1）氟塑料衬里聚四氟乙烯（PTFE）塑料具有优异的耐高、低温性，长期使用温度为-100250，优异的耐腐蚀性，能耐各种酸、碱、盐和有机溶剂、强氧化剂等，是解决氢氟酸，高温稀硫酸，各种有机酸，盐酸加有机溶剂等老大难腐蚀问题的理想材料。由于PTFE材料价格昂贵，强度低于钢铁，故一般将其做成衬里，外靠金属壳体保护与增强，构成一个整体。这样，衬里层既可耐蚀、耐高低温，外壳又能耐压，有足够的强度和刚度，可以降低整体成本。PTFE衬里防腐产品除了在化工、石化、炼油、制药、冶金等领域已得到广泛的应用外，在电子电器方面也经常使用。目前，这些产品有衬里管道、管配件、塔、釜、容器、泵和阀等。聚四氟乙烯内衬管与钢外壳的装配，主要有“松衬法”与“粘结法”两种，“松衬法”国外也有三种工艺。第一种工艺，是将聚四氟乙烯管外径加工成比钢外壳内径稍小些，聚四氟乙烯管插入钢管后，再在钢管外面滚压，使其直径变小，让聚四氟乙烯内衬管与钢管内壁贴紧。第二种工艺，是将聚四氟乙烯管外径做得比钢外壳稍大一点，先将聚四氟乙烯管加热拉伸使其直径变小，然后插入钢管内，让其自然松驰变形，直径重新变大与钢管内壁紧贴。第三种工艺，是将聚四氟乙烯管外径加工成比钢管内径稍小一点，插入钢管后，再在管内加压，使聚四氟乙烯管直径扩大与钢管内壁紧贴。以上三种工艺，最终都可达到聚四氟乙烯内衬与钢管内壁紧贴。多年来的实践证明，第三种工艺既简便，又行之有效，所以世界各国基本上都采用它。“粘结法”衬装，必须将聚四氟乙烯管外表面用钠的无水氨溶液或钠-萘络合物处理后，用粘结剂与钢管内壁粘合。聚偏氟乙烯是一种结晶型的高聚物，熔点较低；机械强度高，耐磨、耐切割、耐高温、耐腐蚀、电性能良好(特点是介电常数高)。还具有优异的耐候性、抗紫外线、抗辐射性能和加工性能；同时，具有加工温度低，熔融流动好，可做成管、板、棒、薄膜和纤维和全塑阀门。乙烯-四氟乙烯共聚物是最强韧的氟塑料，在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时，它的耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍。更主要的是其加工性能得以大大提高，特别是它和金属表面的附着力表现突出，使氟塑料和钢壳的紧衬工艺真正得以实现，即氟塑料聚四氟乙烯0旋转内衬生产工艺，ETFE旋转加工产品有很好的市场前景。ETFE还应用在电子电器制造行业中风管喷涂。聚全氟乙丙烯具有优良的耐腐蚀性介质，其衬里阀门是为石油、化工、染化、农药等行业中各种强腐蚀介质的启闭控制而研制的。聚全氟乙丙烯衬里阀门，壳体铸件采用熔模精铸，外观光洁，强度提高。与腐蚀介质接触处采用衬里或外包和外表金属的多种结合，故产品在各种酸、碱、盐类强腐蚀性介质中能完好工作。（2）改性聚丙烯衬里聚丙烯是由丙烯单体聚合而得的热塑性高聚物，具有优良的抗冲击性、耐化学药品性、电绝缘性及加工性等性能，自1957年工业化以来由于原料来源丰富、价格便宜、产品性能优良，发展相当迅速，已成为通用树脂中发展最快的品种。近年来，通过填充、共混、接技等手段，赋予普通聚丙烯优良的物理机械性能、耐热性、尺寸稳定性、加工性等，使改性后的PP树脂能够跻身于其他工程材料的行列，以达到替代或部分替代工程材料使用。改性聚丙烯是一种结晶型高聚物，在150-160下还能保持其形状不变，推荐的工作温度为110-120。没有外力时允许使用到150。它的最大优点是在聚氯乙烯不能使用的温度(80-120)仍可作为耐腐蚀材料使用。聚丙烯焊缝及母材，在极性较强的介质(水、98%正丁醇、36%乙酸、30%硫酸、30%NaOH、30%Na2SO4及饱和NaCl)中有良好的耐蚀性能，但不耐非极性溶剂(如苯)和强氧化性(如98%H2SO4、50%HNO3)介质。改性聚丙烯衬里还有良好的耐磨性、耐冲击性、耐热性(可在120长期使用)、质轻、价格低廉(价格仅为不锈钢的1/6)等特点。用改性PP衬里，可大量节约不锈钢材料，减少设备投资，降低产品成本，提高设备的可靠性和使用寿命。改性PP作衬里可以节约大量不锈钢材料。又使设备安全可靠.但由于人们受多年形成的传统习惯的影响，尚未认识到这样做的优越性，不敢放心大胆地加以推广应用。另外，由于PP的化学钝性和非极性，使它成为难以粘贴的塑料之一。为了改善PP与钢壳的粘接性能，可以对PP的表面进行处理，而更具实际意义的是先把PP和其它材料(如用玻璃纤维、合成橡胶等)作为过渡层，层压为复合板，再把过渡层的一面紧贴于钢壳上。这样，就解决了PP衬里难于粘接的缺点。这些都有待于进一步研究开发。2、橡胶衬里橡胶防腐衬里是耐化学腐蚀性、柔韧性、弹性和阻尼减震性良好的橡胶部件，广泛用作化工、石油、能源、轻工、冶金和环保等设备和容器的防腐衬里。橡胶衬里胶料具有可塑性和贴合粘着性，硫化胶具有高度化学稳定性和低渗透性，用橡胶制成的衬里具有在各种介质中(每括高温下的浓磷酸和浓硫酸)，都有很高的化学稳定性。橡胶衬里还有良好的耐磨性、耐冲击性、减轻重橄、减小噪音、简化设备、价格低廉等特点，橡胶衬里防腐可以大大提高设备的可靠性和使用寿命。由于橡胶衬里具有耐磨性和耐冲击性，可以防止矿石、煤炭、焦炭、碎石、砂子和磨蚀性浆料等对设备的磨损。因此，橡胶衬里广泛用于腐蚀性和磨蚀性浆料的泵类零件矿业用球磨机、管磨机、粉碎设备、料车和料斗等机械设备；输送磨蚀性材料的管道，喷砂机等。图2 阀门橡胶衬里衬里用天然橡胶、合成橡胶均可。我国目前用于化工防腐衬里的主要是天然橡胶。（1）天然橡胶和二烯烃类合成胶混合使用天然橡胶中配以适量的二烯烃类合成橡胶，再调节硫磺的用量，可制备成硬质胶、半硬质胶、软质胶。硬质胶硬质胶配方中硫磺用30-50份。促使生胶中大部分双键交联形成硬质胶。硬质胶衬里具有极强的化学稳定性。例如，在88-95的潮湿的氯气介质中，天然橡胶、异戊橡胶或丁苯橡胶的软质硫化胶经25天后便遭到破坏，而它们的硬质胶却能使用数年。硬质胶在酸、碱、盐的溶液中都很稳定，在脂肪烃和环烷烃内不溶胀。硬质胶衬里的透气性低。可防止腐蚀性气体和易挥发物(如潮湿的氯气、二氧化硫气体)对设备的侵蚀。此外，硬质胶具有高度耐候性，与金属粘接良好，由于具备上述性质，所以至今仍是化工设备可靠的保护方法，应用十分广泛。但是，硬质胶也有不足之处，如硬质胶的玻璃化温度在零度以上，因而对碰撞、冲击和振动敏感；硬质胶和金属的线胀系数不同，温度过低时，橡胶失去弹性；温度变化会导致应力集中，拉裂橡胶层，使粘着的完整性遭到破坏。因此，硬质胶不能用于保护在振动和冲击下使用的设备，也不能用放温度波动明显或0以下使用的设备；硬质胶的长期使用温度为0-65，温度过高，会影响衬胶与金属粘接强度。实际生产中，约一半左右的设备使用温度在70-80，其衬里使用寿命达5年以上，若使用温度在85-95，则使用寿命仅2-3年。不饱和度高的橡胶都可制造硬质胶，为得到充分的粘接性，主要使用天然橡胶，其次是异戊橡胶。为改善某些特性，可将天然橡胶与其它橡胶或聚合材料并用。硫化体系除硫磺外，另加3-4份硫化促进剂。硬质胶料的主要填充剂是陶土、滑石粉、石墨和硬质胶粉。为便于加工，改善配合剂分散性，提高粘着性，需加适量增塑剂。半硬质胶配方中添加10-30份硫磺，可制备出半硬质胶，其性能介于软质胶和硬质胶之间。半硬质胶衬里适用于温度变化不十分剧烈和无严重磨蚀的场合，长期使用温度为-25-75。软质胶软质胶衬里适用于温度变化大和受冲击振动的场合。软质的天然胶衬里，具有优异的耐磨性能，常用于防护稀的酸、碱、盐和具有磨损性的矿浆(砂子、碎石和泥土)对设备的侵蚀。使用的温度范围为-25-75。软质胶配方中硫磺用量为2-4份。复合结构复合结构有两层复合及三层复合，通常使用的是两层复合结构衬里。两层结构一般是2mm厚的底层及2mm厚的面层组成。硬质胶底层-软质胶面层或半硬质胶底层-软质胶面层的复合结构，适用于受冲击摩擦、温差变化较大的设备衬胶用。硬质胶底层-半硬质胶面层的复合衬里，可用在贮槽、槽车、反应釜、计量槽、泵、离心机、排风扇等。软-硬-软三层复合结构防腐橡胶衬里由三层不同功能的胶板复合而成。与钢体牢固粘合在一起的内层软质胶，硬度低、伸长率大，能适应钢体因环境温度变化所造成的热胀冷缩，可承受较大的变形，克服硬质胶直接贴在钢板上经常发生的脆性开裂现象。中间层采用硬质胶，本身有着优异的防渗透、耐介质性，而且采用独特的伸缩式搭接方法，温度变化时，硬质胶板可在衬里胶内呈板块移动，外层软质胶，具有耐磨耗、耐冲击的特性，可以承受外界刚性碰撞，保护硬质胶层免受机械损伤。各层通过硫化，形成一个完备的整体，具有粘接牢固、防渗透、耐腐蚀、耐磨损、抗温变等多种功能。这种衬里适用于各种贮存和管道，如磷酸设施、电解电镀槽、选矿洗琳槽，酸洗槽等。（2）氯丁橡胶及氯磺化聚乙烯氯丁橡胶衬里的特点是耐磨性好，对油、热和机械作用有足够的稳定性，比天然橡胶具有更高的抗氧化性。可用于硫酸、磷酸、冰醋酸贮槽的衬里，以及防止设备受到机械磨损和二氧化硫等气体的腐蚀的衬里。氯磺化聚乙烯衬里，强度高、耐磨、耐热、耐老化性能优于其它橡胶，有良好的耐酸、碱性能，高温下对氧化介质(如40%铬酸和硝酸，50%双氧水等)比较稳定。氯磺化聚乙烯衬里可以保护漂白塔、氯化槽、次氯酸盐的槽车和贮罐等。允许使用温度为120。由于化学稳定的氯磺化聚乙烯胶料，需采用有毒的一氧化铅作硫化剂，使它的应用受到限制。（3）丁基橡胶及乙丙橡胶丁基橡胶对化学药品具有优异的稳定性，耐酸及耐氧化性能大大超过天然橡胶；强度较高，耐磨性、耐臭氧性和耐候性好，对蒸汽稳定性高，透气率极低，耐热性可高达140，在100氧化介质中(50%过硫酸铵、30%三氧化铬、10%硝酸等)具有稳定性。丁基橡胶衬里应用于保护管道和烟道，可防止130-150腐蚀性气体的侵蚀。氯化丁基橡胶比普通丁基橡胶硫化速度快，与金属的粘接性能有所提高，可与其它橡胶共混，而耐热性略有下降。氯化丁基橡胶衬里可用在磷酸、过磷酸、次氯酸盐的生产设备中，及混有硫酸和氢氟酸的工厂管道与设备中，也可用于防止船用设备的腐蚀。乙丙橡胶热稳定性好。在100下对稀铬酸、50%硫酸、磷酸、氟硅酸以及任何碱液都呈很高的稳定性，在高温条件下，对腐蚀性矿浆的耐磨性很好。乙丙橡胶衬里，可用来保护化肥厂的大型设备，为改善橡胶的粘接性能，可在乙丙橡胶中并用部分氯丁橡胶或氯化丁基橡胶(并用比80：20)。（4）其它橡胶腐蚀性介质为石油产品时，要采用丁腈橡胶衬里。丁腈橡胶对油、苯和磨损都稳定，适于用来保护浮选筛、泵和管道。丁腈橡胶可与聚氯乙烯并用。氟橡胶虽有很优良的耐腐蚀性和耐温性，由于价格高，加工困难，极少使用。三、防腐蚀涂料人们利用钢铁及其合金、刨、镁、锌等的特性建设了今日的文明。所以保护钢铁等金属，使存在于不稳定态的金属正常发挥功效，阻缓它转化为化合态(锈蚀)，延长物体的浸闲寿命，是防腐蚀工作的一项重要任务。防腐蚀的作用不仅局限于节约钢铁等金属材料本身。人们往往将钢铁加工成桥梁、钻井平台、导弹巡洋舰、潜水艇、石油化工设备、轿车、空凋机，其价值远远超过所用钢材数十倍。一旦这些设施、产品腐蚀报废，就会造成巨大的经济损失，还会影响生产，严重的会造成人身安全事故。为了减少腐蚀的损失，人们采取了许多措施，但迄今仍以有机涂层为最有效、最经济应用最普遍。1、防腐蚀涂料特性、能在苛刻条件下使用，并具有长效防腐寿命，重防腐涂料在化工大气和海洋环境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度条件下，也能使用5年以上。、厚膜化是重防腐涂料的重要标志。一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100m或150m左右，而重防腐涂料干膜厚度则在200m或300m以上，还有500m1000m，甚至高达2000m。根据美国NACE标准PR-01-76（1983）修正版Iten No.53105对ZS-711涂层进行抗腐蚀性能评定，结果，顺利通过了4000h盐雾试验和4000h湿热试验的考验。涂层具有卓越的耐候性，抗老化、抗辐射、耐磨、耐冲击、耐高温（400600）、低温（-60），导电性稳定；其电阻率可满足防静电要求，又能保证涂层的长寿命。、附着力强：涂层与基体结合力强，涂料组成物中含有羟基（-OH），金属基体提供正离子，能形成化学键结合，在涂料中的偶联剂帮助下，甚至实现共价链的结合。在空间网状结构维系下，涂料组合物中含有的金属、金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体，帮助涂层形成一个致密的界面过渡层，使其综合热力学性质与基体相匹配。、高效方便：施工简便，真正实现无机涂料的常温自固化，当环境温度20，相对湿度小于85%时，表干15min，实干2h，可保证高效率施工，可实现优异的抗盐雾，耐老化。涂层具有自我修补性，外力造成的局部划痕仍可受到保护，涂层不受切割及焊接损伤，带涂层焊接不影响焊接质量。、使用方法灵活：无机聚合物防腐涂料即可单独使用也可作为防腐低层涂层与有机漆配套使用，单层的无机聚合物防腐涂料作为底漆时可与环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡胶系、沥青系等面漆配套使用，附着力强。2、防腐蚀涂料的作用防腐蚀涂料除了有一般涂料共性之外，还应具有对腐蚀介质的良好稳定性；具有良好的抗渗性；优良的电绝缘性。由于防腐蚀涂料具有上述特性，所以它不仅仅是机械地把腐蚀介质和金属表面隔离分开起到保护作用，而且还由于成膜物的性质，以及所使用的颜料、填料、各种助剂等多方面的因素，使防腐涂料具有物理和电化学的保护作用。（1）屏蔽作用：防腐涂料是一种高分子溶液或分散液，通过一定的涂装方法，涂在物体表面，经过干燥或固化形成涂膜，从而防止外界的腐蚀性介质接触涂膜下的金属表面，避免了金属的腐蚀。从电化学的角度考虑，屏蔽性良好，渗透性差的涂膜，使腐蚀电池难以形成，电极反应难以进行，起到了保护作用。（2）缓蚀、钝化作用：防腐涂料中除含有成膜物之外，还根据需要加入各种颜料，如加入碱性颜料，当水份或酸性物质通过涂膜进行渗透时，碱性颜料便将这些物质中和，使涂膜和金属界面保持微碱，使金属钝化，从而显示出防蚀作用，有的颜料还能与成膜物中的脂肪酸反应生成金属皂起缓蚀剂作用。如加入可溶性颜料（铬酸锌等铬酸盐类颜料），这些颜料与水份接触，就有铬酸根离子溶解出来，以它的强氧化作用使金属表面钝化，从而起到防腐蚀作用。（3）电化学作用：在防腐蚀涂料中如含有大量金属锌粉时，则形成一个由锌粉和底材钢板组成的微电池，在电化学上锌是比钢铁更活泼的金属，所以电流就从锌向钢铁流动，含锌涂层成为阳极，钢铁成为阴极，从而保护了钢铁不受腐蚀。3、防腐蚀涂料种类（1）酚醛树脂防腐蚀涂料酚醛树脂防腐蚀涂料是由酚和醛的缩聚产物酚醛树脂加上溶剂、颜料、填料、助剂等加工而成的溶剂型涂料，由于它具有原料易得，价格低廉、制造工艺简单，防腐蚀性能较好等特点，所以它是防腐蚀涂料中较好的和用量较大的品种。酚醛树脂是由有一个碳原子的次甲基（CH2）把刚性的酚核联接而构成的，带有大量的极性酚羟基。因此分子链的内旋转很困难，分子的柔顺性很差，刚性较大，硬而脆是其特点。它依靠分子上的羟甲基进一步反应固化，可以转变成网状的立体结构，其结构可表示如下：这种网状立体结构的大分子是由CC键构成的，对于各种化学介质的作用较为稳定，由于结构致密，涂层结构的气孔少，透气性小，涂膜的屏蔽隔离作用很好，所以酚醛涂料的防腐蚀性能较好，特点是其耐酸性尤为特出，对于各种中等浓度的无机酸均很稳定，并耐各种盐溶液和有机溶液的侵蚀。但是在它的分子结构中因有大量酚羟 基，易于和碱反应，生成酚盐，所以耐碱性较差，甚至在碱性盐溶液中也不稳定。酚醛防腐涂料的涂膜，硬而脆，内聚力较大，故对金属附着力不好，因此底层最好使用其他底漆或与其他树脂混合使用效果较好。（2）环氧防腐涂料环氧防腐涂料是由以环氧树脂为成膜物质加上一定量颜料、填料、助剂、溶剂等配制而成的涂料。因环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用下缩聚而成的高聚物，其含有极性高而不易水解的脂肪羟基和醚键，故涂膜耐化学性好。又因为其结构是刚性的苯环和柔性的烃链交替排列，因而涂膜的物理机械性能也较好。当然由于极性基团存在使漆膜会有一定的亲水性，但如果配方合适，由于链结构的隔离作用，也能得到耐水性良好的涂膜。在环氧防腐涂料中，应用最广泛的是胺类或其衍生物固化的环氧防腐涂料或沥青环氧防腐涂料。无溶剂环氧防腐涂料近年来已有应用，粉末涂料虽然对施工要求严，因其利用率高和施工效率高近年发展颇为迅速。水乳化环氧防腐涂料目前正在开发研制中，它是很有发展前 途的。1）胺固化环氧防腐涂料该类涂料是利用氨基和环氧基质应进行交联固定。 常用的胺是脂肪族多元胺如乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、己二胺等。乙二胺挥发性大，因而施工中会产生较多的有害气体，但由于价格低廉，故目前还仍有采用。在使用时当量环应考虑到挥发损失 ，应适当增加乙二胺用量。一般活性氢原子当氧树脂配用量的乙二胺。其他胺类挥发性较小，用量不宜过多，按当量计一般过量。胺固化环氧防腐涂料附着力好，耐化学品性能好，尤以耐碱为突出，并耐醇类和烃类溶剂。2）聚酰胺固化环氧防腐涂料聚酰胺的分子量较前述的脂肪胺大，挥发性小，对皮肤刺激也小，毒性也小，因而用它固化的环氧防腐蚀涂料则施工毒性低，但由于聚酰胺反应活性小，所以固化慢，施工期较长。该类防腐蚀涂料涂膜柔韧，抗冲击性、耐水性、耐潮性及对金属的湿润性均较好，可应用于表面潮湿或带锈的金属表面涂装，但耐酸、耐碱性较胺固化的涂料稍差。3）环氧沥青防腐涂料该类涂料既具有环氧树脂较好的附着力、机械强度、耐溶剂性，又具有煤焦沥青较好的耐酸、耐碱、耐水性，是一种优良的防腐蚀涂料品种，可应用于化工设备和道管内壁，地下管线外壁，水利工程设施等方面。4）无溶剂环氧防腐涂料该类涂料与传统的溶剂型涂料相比，具有节约溶剂，安全不易燃烧、毒性小、施工效率高等等优点，但涂刷性较差，涂层附着力有所下降，故应用于防腐蚀施工时，最好能以溶剂型涂料打底。该涂料主要用于水下及潮湿表面涂装，不仅有防腐蚀作用，还有堵缝，防渗作用。5）环氧酚醛防腐涂料环氧酚醛防腐涂料是利用环氧树脂的环氧基在高温下能与酚醛树脂的 酚烯 基和羟甲基交联，并生成 网状立体结构的涂层，在常温下可制成稳定的单组份涂料。该涂料既具有环氧良好的附着力、强韧性、耐碱性，又具有酚醛良好的耐酸性、耐热性，故其是一种较好的防腐蚀涂料。6）粉末环氧防腐涂料粉末涂料是近几年内才发展起来的品种，由于其具有涂料利用率高、毒性小、施工效率高，一次涂刷单道厚度大，涂层致密等优点，故近年来发展颇为迅速，产量连年上升，广泛应用于轻工、家电、机电等产品防腐蚀。但由于要采用静电喷涂或流化床施工，又需高温固化，因而仅限于中小工件、设备的成批涂装。（3）乙烯树脂防腐涂料乙烯树脂防腐蚀涂料主要是指以氯乙烯、醋酸乙烯、乙烯、丙烯等单体制成的树脂为成膜物，添加溶剂、颜料、填料等加工而成的涂料。其中过氯乙烯涂料已大量生产和应用，氯醋共聚树脂或氯乙烯与偏氯乙烯共聚树脂也有一定量应用，还有氯化聚乙烯和氯化聚丙烯具有较好溶解性能，化工部涂料研究所做了大量研究工作，是一个值得开发、推广的品种。（1）过氯乙烯防腐涂料过氯乙烯是由聚氯乙烯再度氯化而得的产品，其结构式如下：该树脂外观为白色或淡黄色颗粒状，能溶于芳烃和酮、酯的混合溶剂。由于结构饱和而侧基较小，故配成涂料后能形成致密的耐化学药品的涂膜。但对光、热稳定性差，长期 ，对金属附着 力也稍差，必须通过配套使使用不宜超过用，如在底层涂料中添加醇酸树脂，可增加附着力。由于该涂料原料来源丰富、耐腐蚀性较好，故在防止化工大气腐蚀方面获得大量应用。过氯乙烯防腐涂层能耐多种化学药品，其耐化学腐蚀性能列表如下：（2）氯醋共聚树脂防腐涂料聚氯乙烯树脂由于烃链上只有小而分离的氯侧基，故化学稳定性高，结构致密，但溶解性差，附着力低，不宜单独作为涂料的成膜物，当氯乙烯与醋酸乙烯共聚后，因引入了醋酸酯基而改进了溶解性，同时起到了内增塑作用，但也相应降低了化学稳定性。一般用来作为涂料成膜物的共聚树脂中含醋酸乙烯，使其能适当提高溶解性，而不显著降低化学稳定性。将此树脂部分皂化，则可因羟基的存在而改进附着力。以氯乙烯和少量醋酸乙烯、顺丁烯二酸配制得的三元共聚物为成膜物制取的防腐涂料在国外特别是前苏联应用较为广泛，国内尚只有少量应用。（3）氯乙烯、偏氯乙烯防腐涂料氯乙烯与偏氯乙烯按一定比例共聚（一般为60:40）所得树脂具有一定结晶性和良好的溶解度，用该共聚树脂加一定量颜料、填料、溶剂可配制成耐化学气体的防腐涂料，该涂料除有类似乙烯树脂的化学稳定性外，还有较好的气密性、抗渗透性、柔韧性和附着力。（4）聚氨酯防腐涂料聚氨酯是由多异氰酸酯为多羟基化合物聚合而得的树脂。多异氰酸酯有芳香族和脂肪族两大类，由于芳香族价廉易得，反应活性又大，故在防腐蚀涂料中大多采用芳香族异氰酸酯。由于氨基甲酸酯链节有较高极性又有化学隋性以及异氰酸酯高度活性，使有充分手段可按需要调整结构，故用聚氨酯为成膜物质配制而成的防腐蚀涂料具有优良耐化学腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、坚韧性、附着力等特性。（5）呋喃树脂防腐蚀材料呋喃树脂肪腐蚀涂料是由呋喃树脂加溶剂、填料、颜料配制而成的。在它们的成膜物分子结构中都会有呋喃环，故该涂料的成膜机理是在高温或固化剂的作用下，由呋喃环的不饱和双链彼此互相交联成膜。以糠醇树脂涂料为例，一般认为先是呋喃环的双键打开，然后分子相互连接形成网状结构，如下式所示：这种都是由CH2连接起来的紧密网状结构的涂层具有硬度大、屏蔽性好、透气性小、耐化学性好等特点，所以该类涂料具有十分优良的耐腐蚀性，对各种非氧化性无机酸、电解质溶液、各种有机溶剂都有一定抵抗力，尤其它不象酚醛类涂料含有酚羟基，故耐碱也很突出，甚至超过环氧树脂，试验结果表明糠醇树脂肪腐涂料的涂层在20%H2SO4,18%HCl，40%NaOH和70#汽油中常温下浸泡8个月均无变化。但是及呋喃环有双键而且这种杂环化合物在某些条件下有开环的倾向，所以呋喃类涂料虽耐高温，但抗氧化不好。（6）橡胶类防腐涂料橡胶类防腐蚀涂料是由经化学处理或机械加工的天然橡胶或合成橡胶为成膜物质加上溶剂、填料、颜料、催化剂等等加工而成的。具有优良的机械强度、柔韧性、耐热、耐碱、耐溶剂性，是较为理想的防腐蚀材料。1）氯化橡胶防腐蚀涂料氯化橡胶为白色粉末状物，易溶于芳烃、卤烃、酯类和酮类，并可用脂肪烃作稀释剂，其溶液粘度随橡胶原料分子量大小而异。树脂本身脆性大，制备涂料时应添加增塑剂或其它韧，故化性好的树脂。由于氯化橡胶结构饱和又无活性化学基团，化学稳定性好，可用来作为设备或建筑物的防化学气体蚀涂料以及水下构筑物的防腐蚀涂料。但由于含有卤素，故对光、对热不够稳定，热分解温度为130，在潮湿条件下60即开始分解，故使用温度应低于60。该涂料施工应用中如果用一道底漆二道厚漆一道面漆配套涂装，可获得良好的防腐蚀性能和表面装饰效果。2）氯丁橡胶防腐蚀涂料氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而得，以氯丁橡胶为成膜物质加上溶剂、填料、催化剂、促进剂等配制而成的涂料即为氯丁橡胶防腐涂料。它有两种类型：一种是通用型，需配成双组份涂料，涂刷后室温下能自行硫化，只要配方设计合理，即可获得耐水、耐磨、耐酸、耐碱均良好的防腐蚀涂料，缺点是易变色，不能制浅色涂料，还有对金属附着力差，常须用氯化橡胶涂料打底；另一种是比较稳定的单组份涂料，但需加热固化成膜以得到满意性能。3）丁基橡胶防腐涂料丁基橡胶防腐蚀涂料是以丁基橡胶为成膜物质加入填料、溶剂、硫化剂、防老剂等配制而成的，由于丁基橡胶饱和度高，又无极性基团，故该类涂料耐氧化剂及臭氧，耐酸碱性能良好，但附着力稀差。配方举例：该涂料需加热固化，烘烤条件为150，涂膜在3N硝酸、1N盐酸下经、4N氢氟酸中、5060下经在4小时处理，涂层不变，膜面不受腐蚀，因而该涂料目前在化工设备中作为保护涂层已获良好效果。4）氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料是由氯磺化聚乙烯橡胶为成膜物质加入改性树脂、颜料、填料、溶剂、硫化剂、促进剂等添加剂配制而成的。是防腐蚀涂料中的后起之秀，在我国七十年代开始试制生产。该涂料具有原料易得、价格适中、防腐蚀性能优良、适应性强、应用面广的特点，可广泛用于冶金，石油化工、化肥、农药、电力、油田、港口等各种建筑构件、设备、管道、槽、缸、塔、池等等设施的防腐涂装。因而近年内发展颇为迅速，很受工农业交通运输等部门的青睐。氯磺化聚乙烯及其涂料的特性氯磺化聚乙烯是由聚乙烯在四氯化碳溶液中用氯气和二氧化硫混合气体进行氯化和氯磺化反应所制得的高分子弹性体。涂料用氯磺化聚乙烯橡胶采用分子量为2000030000的高压聚乙烯为原料，采用不同的氯和二氧化硫混合气体比例，可制得不同规格氯磺化聚乙烯橡胶，目前涂料用主要有两种规格：两种牌号以H-20较柔软而耐腐蚀，H-30较硬，附着力好而抗磨损。该产品的化学组成大致为每7个碳原子有10个氯原子，每90个碳原子有1个氯磺酰基，其结构式可表示如下：氯磺化聚乙烯通过氯磺酰基进行交联反应，交联结构式如下：从上述结构可以看出：氯磺化聚乙烯结构饱和，故耐氧化性、耐氧化剂及臭氧性、耐热性、耐化学药品性均较优良。其结构中个碳原子中有一个氯磺酰基，链段分子量大，无定型化程度高，故而使固化后氯磺化聚乙烯刚柔结合，富有弹性，因而除用作金属的防蚀涂料外，还适用于软质材料如橡胶、塑料、织物的表面保护涂料。由于氯磺化聚乙烯具有上述特性。因而用它用为成膜物质配制而成的涂料具有如下特点：卓越的耐臭氧、耐光氧化、耐大气老化性；优异的耐酸、耐碱、耐盐、耐溶剂性可耐优良的耐水、耐湿热、防霉性优良的耐油、抗寒、耐热性；良好的物理机械性能。如柔韧、耐磨、抗冲等性能；品种规格可自成体系，底层、中间层、面层系列配套，（7）其他新型防腐涂料腐蚀与防腐蚀是一个普遍为人们关注的课题。国外对开发防腐蚀涂料工作极为重视，新品种、新技术不断涌现。除以上介绍的传统防腐涂料外，新型防腐涂料品种还有新型氟树脂防腐涂料，氯化聚醚防腐涂料玻璃鳞片防腐涂料、氯化聚丙烯防腐涂料等。4、防腐蚀涂料应用领域常规方法涂料：煤气管道及其设施(如煤气柜)、天然气管道、饮水设施、垃圾处理设备等； 能源设施：水工设备、水罐、石油精制设备、石油贮存设备(油管、油罐)、输变电设备、核电、煤矿； 公路交通：高速公路护栏、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施； 大型工业设施：造纸设备、医药设备、食品化工设备、金属容器内外壁、化工、钢铁、石化厂的管道、贮槽、矿山冶炼、水泥厂设备、有腐蚀介质的地面、墙壁水泥构件； 海洋工程设施：海上设施、海岸及海湾构造物、海上石油平台等。（1）海洋涂料海洋涂料应用于海洋环境中的涂料称为海洋涂料。海洋涂料按应用对象可分为：船舶漆，海上采油平台、港湾设施及海上大桥漆等，其中以船舶漆的用量最多，历史最久，所以习惯上MarinePaints常指船舶漆。从海水成分可以看出：(1)海水含盐量高，电导率高，而且波浪飞溅，溶入海水中的氧含量高，会引起金属快速腐蚀。(2)海水中含NaCl约396左右，此时对金属腐蚀速度最高，若盐含量再升高，氧在海水中的溶解度降低，使腐蚀速度下降。(3)海水中所含盐分，除钠，钾外，尚有镁、钙等二价碱土金属盐，它们在腐蚀电池的阴极部位会生成不溶性的碱性镁、钙盐沉积层阻缓腐蚀，而单纯的氯化钠溶液则不能生成沉积层。所以腐蚀浸渍试验时采用3NaGl溶液，不生成沉积层，会比海水浸渍更严格。(4)海水的pH为82左右，呈微碱性，可使船底防污漆渐渐皂化而释出毒剂，防止海洋生物污损。下面分别介绍几类海洋涂料。1）船舶漆一艘大型船舶除了船壳、主机及螺旋桨外，尚有发电、配电照明，给排水及锅炉房、通讯，消防，仓贮等许多设施，结构繁复，需用许多不同种类的涂料。其主要品种有：(1)车间底漆。(2)船壳外部用漆：船底防锈漆，如煤焦沥青铝粉漆，环氧沥青漆，氯化橡胶防锈漆等。船底防污漆。水线漆，耐干湿交替，此处容受碰撞损伤，宜采用易修补的涂料，如氯化橡胶漆。船壳漆，耐浪溅及日晒。甲板漆，有普通甲板漆及防滑甲板漆(含粗粒防滑填料)。2）海上采油平台涂料海上平台腐蚀环境恶劣，其涂层是典型的重防蚀体系。它与船舶漆不同之处是：它对防污漆没有要求。它的耐久要求远远超过船舶漆。普通商船运驶约2年后回坞维修机械等，然后重新除锈涂漆，寿命并不要求很长。平台并不回坞，涂料要求寿命很长，底漆大多推荐无机富锌。平台的水下区采用阴极保护加环氧沥青涂料，潮差区及飞溅区是腐蚀最严重的部位，常采用厚膜的环氧沥青涂料。甲板涂料也可用环氧沥青多道，并撒上石粒等防滑。上层建筑的涂料：无机富锌底漆（75m），上罩环氧云母氧化铁中间层2道，再罩脂肪族聚氨酯面漆，或氯化橡胶面漆，效果较好。因为海上环境潮湿，充满盐雾，在此环境下喷射除锈涂漆，往往效果不好。较理想的是在陆地车间内抛丸除锈，乘热涂上底漆和多层的中间层涂料，充分固化后运至工地组装，再涂最后的涂料。但也有些平台工程的风浪特别酷烈，涂层在浪溅区效果欠佳，而采用合金等包覆。港湾及海上大桥也要求长寿命涂料，这种涂料通常采用多道的厚膜涂料（high building coatings）。这一类耐严酷腐蚀、长寿命的厚膜涂料常称为重防蚀涂料（heavy duty coatings）。（2）汽车防腐蚀涂料造成整车零部件损坏有3个因素：腐蚀、磨损、意外事故，其中以腐蚀损坏最普遍和严重。相关数据报道，全球汽车腐蚀年均损失为150250万美元。应用新的防腐蚀技术，不仅可提高汽车的外观质量，更重要的是还可提高汽车的内在质量，延长汽车的使用寿命，提高汽车的档次。汽车零部件腐蚀一般以均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙（或穿孔）腐蚀、电偶腐蚀、垢下腐蚀等最为常见。汽车零部件制造所用的材料虽然逐渐向塑料方向发展，但目前还是以金属为主，金属腐蚀就难以避免。金属零部件在腐蚀性气体或液体环境中，其在表面发生化学腐蚀或电化学腐蚀，生成腐蚀层，摩擦就会使其剥落而导致零部件损坏。车辆金属零部件的腐蚀，不仅会降低其品质和寿命，而且因其腐蚀异常损坏的零部件极易引发交通事故，甚至造成车毁人亡的惨剧。（3）锈面涂料锈面涂料是指容许在未充分除锈清理的钢面上涂刷，而仍具有一定防锈功能的涂料。此类涂料在我国曾习称为“带锈涂料”。虽然涂料须涂于预处理良好的底材上才能发挥长时期防蚀功效，但是在有些现实场合欲将钢面处理洁净，是在技术上不可能，或在经济上不合算。岛村安弘认为在已构成设施的物体上重涂修补，其现场施工实际上不能按规定进行表面有处理，在许多场合均可遇到实际困难，例如潜艇舱内管道密集，很难充分除锈。锈面涂料是为适应此类情况的防蚀材料。对于锈面上的三种污物：锈、油、水，其中微量的油和水尚可在刷涂时充分用刷帚搅擦而拌入漆膜中，水分在干燥过程中挥发，锈则较为困难。疏松成片的锈必须除去，否则漆膜会随锈片剥落， 即必须用钢丝刷除锈。四、玻璃钢防腐复合材料我国每年由腐蚀与磨蚀造成的直接经济损失在200亿元人民币以上。其原因主要在于管材本身的功能有限。如何有效地解决诸如运行温度较高、腐蚀与腐蚀介质浓度高等复杂工况下管道使用的寿命短问题，是现今耐磨耐蚀材料领域面临的新挑战。新型表面加工技术和多元复合技术的研发有助于把具有高耐磨、高耐蚀、高强度等力学和化学特性的各个单一材料通过反应加工方法成型于一体。由此开发出结构与功能兼具的耐磨耐蚀多元复合材料制品，使传统结构材料的耐磨耐蚀性能得到显著提高成为可能，从而解决其在腐蚀与磨损共存工况下使用的寿命短问题。纤维增强聚合物基复合材料(FRP)俗称玻璃钢，是国外20世纪初开发的一种新型复合材料，它具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等诸多优点。纤维增强聚合物基复合材料是玻璃纤维与热固性或热塑性树脂复合而成的材料。最早的玻璃钢是玻璃纤维与酚醛树脂复合而成的材料。它是将玻璃纤维浸渍了酚醛树脂的液态原料后，经过模压法预成型，然后将酚醛树脂固化，制成了玻璃钢。玻璃钢最大的优点是高强度，其原因在于：在复合材料中，玻璃纤维起着应力的主要承担作用。同时玻璃钢还具有优良的耐腐蚀性，从而成为一种重要的耐腐蚀材料。玻璃钢可用于阀门、泵、风机，适宜做运输腐蚀性液体的汽车槽车和火车槽车，在化工厂制作贮腐蚀性液体的贮槽、废酸废液池衬里和大面积防腐蚀的地面。石油的腐蚀性也很强，玻璃钢可以用来代替钢管制造输油管、输油车，大大节约了钢铁。 玻璃钢管道目前，在国防军工、宇宙开发、石油化工、交通运输、建筑造船、机电电器、环境保护、体育器械、卫生洁具、装饰材料等方面形成了一个初具规模的新兴工业部门。 图3 (a)玻璃钢阀门 (b)玻璃钢管道泵1、玻璃钢的主要原料玻璃钢主要是由玻璃纤维与合成树脂两大材料组成。玻璃纤维起着骨架和主要承载作用，而合成树脂主要是粘结纤维并形成整体，使其共同承载。一般来说，在玻璃钢中，纤维和树脂起着独立的作用，但同时又相互依存，纯粹的纤维状态是不能作为工程结构材料的。而树脂的力学性能也是很差的，只有把它们结合起来形成一个整体，才能有效的发挥它们自身的作用。因此，可以说玻璃钢是集玻璃纤维和合成树脂两种材料的优点而成为一种复合材料，它既可以满足高温高强下的使用要求，亦可在一般条件下提高制品的性能，发挥一材多用的作用。这是单一材料所无法比拟的，因此复合材料的发展是材料应用的重要方向。合成树脂作为玻璃纤维的粘结剂和基体，是玻璃钢的一种重要材料。用于玻璃钢的合成树脂种类很多。其中热固性基体有酚醛、环氧、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂等不下二十种。室温低压成型是不饱和聚酷的突出特点，其中以酚醛树脂应用最早。目前又以环氧、不饱和聚酯和酚醛树脂用量最多也最广泛。热塑性基体是具有线型或支链型结构的高分子化合物，主要包括各种通用塑料(如聚丙烯、聚氯乙烯等)、工程塑料(如尼龙、聚碳酸酯等)以及特种耐高温聚合物(如聚醚醚酮、聚醚砜及杂环类聚合物等)。玻璃钢用热固性合成树脂在固化前，分子呈线型结构，为了使热固性合成树脂固化和固化以后具有各种优良的特性，须向树脂中加入多种辅助材料才能实现。固化剂、促进剂是最重要的辅助材料，此外，还有稀释剂、增韧剂和填料等也是常用的辅助材料。有时为了提高树脂与玻璃纤维之间的粘结强度，改进某些性能，也须将玻璃纤维及其织物用化学处理剂进行表面处理。这种表面处理剂也是改善和提高玻璃钢基本性能的重要辅助材料。2、玻璃钢成型方法玻璃钢的成型工艺有很多种方法。其中有最简单的是手工成型法，也有比较容易建立的模压成型方法；也有必须经过专门设计、专业制造的纤维缠绕成型方法；更有一些综合注射、真空、预成型增强材料或预设垫料的几种模塑方法；以及为了达到制品高性能指标而设计制造的，由计算机进行程序控制的先进的自动化成型方法。玻璃钢制品的制作成型方法有很多种，它们的技术水平要求相差很大，其对原材料、模具、设备投资等的要求，也各不相同，当然它们所生产产品的批量和质量，也不会相同。 目前，国内外常用的玻璃钢制作成型方法包括：手糊成型工艺、喷射成型工艺、模压成型工艺、模压料成型工艺、纤维缠绕成型工艺、卷管成型工艺、袋压成型工艺、树脂浇铸及注射成型工艺、RTM成型工艺、拉挤成型工艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注射模塑成型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺，以及胶接和连接技术、夹层结构制作技术等。3、玻璃钢特性玻璃钢集中了玻璃纤维及合成树脂的优点，具有重量轻、电绝缘性能好，强度高、耐化学腐蚀：成型工艺、产品设计和制品加工均比较方便等。简介如下:轻质高强：玻璃钢的比重在1.5 - 2.0之间，只有普通碳钢的1/4 - 1/5，比轻金属铝还要轻1/3。左右。而机械强度却能达到或超过普通碳钢的水平，若按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可以达到或超过某些特殊合金钢。因此，在航空、火箭、导弹、宇宙飞行器、高压容器以及其它要求减轻自重制品的应用中，具有卓越的成效。耐腐蚀性好：玻璃钢一般都具有良好的耐海水，耐一般浓度的酸、碱、盐及耐多种油类和有机溶剂性能，是一种优良的耐腐蚀材料。因此目前在石油化工系统用玻璃钢制造各种管、泵、阀和塔器等；在造船、车辆制造工业中用来制造船壳和车身等，并具有防腐、防锈和防蛀虫的作用，延长了设备寿命，减少了维修费用。实践证明，玻璃钢是一种性能优良大有发展前途的耐腐蚀材料。电性能良好：玻璃钢是一种优良的电气绝缘材料。用玻璃钢制造仪表、电机及电器中的绝缘部件，不但可以提高电器设备的可靠性，而且能够延长使用寿命，在高频的作用下仍能保持良好的介电性能。目前普遍采用玻璃钢制造飞机、舰艇和地面雷达站用的雷达罩。工艺性优良：玻璃钢的工艺性能良好。可从制品的几何形状、尺寸大小、技术要求，用途和数量去选择成型方法。玻璃钢适合整体成型，对于形状复杂，数量少，不易定型的产品效果尤为显著。在拥有上述优点的同时