片状增强耐蚀材料

1、7 片状增强耐蚀材料片状增强耐蚀材料 7.1片状增强复合材料基础片状增强复合材料基础7.2片状增强材料品种片状增强材料品种7.3玻璃鳞片耐蚀材料玻璃鳞片耐蚀材料7.4金属鳞片防腐蚀材料金属鳞片防腐蚀材料7.5片状填充耐蚀材料的施工片状填充耐蚀材料的施工7.1 片状增强复合材料基础片状增强复合材料基础 片状增强复合材料的力学性能主要由4个因素决定：组分的性质；组分的含量；结构与界面，其中，组分的重要性质有模量、尺寸、形状等。 片状填料是以二维形式存在于树脂基体中，相对于基础面平行层叠，因此整个复合材料是一个二维向均匀、第三维向异性的材料，片的排列结构的形成，主要依赖于成型工艺，是通过刮涂或压延使

2、片状填充料取向，完成排列，填料的径厚比（小片平均直径与厚度之比值）越高，填充片的数量就越高，可制得高耐蚀、高刚性增强塑料。 7.1.2 片状增强力学原理 1.片状材料的增强原理片状材料的排列平行于表面的排列，宽大的鳞片的具有应力分散作用。因此，作为板式材料来说，鳞片的增强效果要远好于纤维增强，因为鳞片能保证二维方向上的排布在宏观上是均匀的，是平面各向同性材料，而玻璃布最多只能保证经纬向均匀；而且片状材料具有比纤维更高的堆砌体积份数及更小的膨胀系数，所以，采用片状增强具有显著的技术与经济意义。2.弹性模量rrmcEE11)/(1)/(mrmrEEEE 式中：Ec，Er和Em分别是复合材料，填充物

3、和聚合物基体的弹性模量；r是填充物的体积分数；是取决于填充物几何形态和加载方向的形状参数。对于盘形的片状填料，当计算纵向弹性模量时，=2L/t。其中，L是片状填料在此方向的长度，即片径；t是片的厚度。CEBEAEmmrrc混合定律的变体，A和B、C是包含Ef、Em；f、m、的函数。 半经验公式 mmrcEEuu1ln1ffmfEGu11 式中：为分散的填料比表面积的倒数；Gm为基体的剪切模量。3.强度预测 mmlrrc11式中：下标c表示复合材料，m表示基体，r表示薄片；表示体积分数；i和分别表示薄片的临界等效直径和等效直径；为与薄片的种类、含量、取向、分布有关的系数；m表示断裂时基体的强度。

4、 7.1.3 短纤维增强力学原理纤维的临界长度 sfmfedL2Le/df称为临界长径比。fm表示纤维的轴向屈服应力；s表示基体-纤维界面的剪切屈服应力。 纤维通过界面沿纤维轴向的剪应力传递载荷，会受到比基体中更大的拉应力；最大纤维应力发生在纤维长度的中点处； 7.1.4 片状填充材料耐介质腐蚀原理片状填充材料耐介质腐蚀原理渗透液渗透液光线阳极1.对介质的扩散渗透的阻隔2.对影响基体树脂老化的阻隔 3.提高耐应力腐蚀能力4.牺牲阳极保护 5.发挥了鳞片的耐蚀性 T热氧腐蚀坑腐蚀产物玻璃鳞片树脂基体7.1.4 片状填充材料耐介质腐蚀原理片状填充材料耐介质腐蚀原理7.1.5 复合组成要求复合组成要

5、求1.填料片状增强材料主要有鳞片石墨、滑石粉、云母粉、云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片、有色金属及其氧化物鳞片等，其中目前最大量使用的是玻璃鳞片。 鳞片的尺寸 ：边长为a方型鳞片需要满足rmarm。鳞片的形状 ：理想的为长与宽尺度相近的薄片 。不规则加入量 ：大于10% 、小于45% 鳞片的厚度：小颗粒填充填料 ：细粉、短纤维 7.1.5 复合组成要求复合组成要求2.树脂基体片状增强材料的树脂可以采用各种规格的热固性树脂，例如环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂及呋喃树脂等。抗介质腐蚀和抗渗透的能力 ；低挥发性溶剂含量；基体粘结剂与填料及基层面材的粘结强度 ； 7.1.5 复合组成要求复

6、合组成要求3.助剂选择消泡剂：施工时控制质量。触变剂：厚涂层时使用。偶联剂：降低表面能；提高粘合强度，最重要。 增塑剂：降低粘度和提高韧性。 增粘剂：提高粘合强度，降低粘度。溶剂：越少越好；挥发速度快则更要少、多时慢为好7.2 片状增强材料品种片状增强材料品种 片状增强体从材料组成有无机、金属鳞片，从制造上天然、人工制造和在复合工艺过程中自身生长出来的三种类型。天然片状增强体的典型代表是云母、石墨，人工制造的片状增强体有玻璃、铝、铜、不锈钢等。鳞片是一种触变有性的填料，十分容易形成厚浆型的涂料。 7.2.1 无机片状增强材料无机片状增强材料 1.玻璃鳞片 鳞片玻璃是厚度一般在220m，片径0.

7、13.2mm的无规则形状的玻璃碎片，因其形状酷似闪闪发光的鱼鳞而得名。玻璃鳞片按厚度和片径来确定用途，厚度小于6m、片径在0.20.4mm范围的常用于配制喷涂涂料；厚度在620m、片径在0.40.63mm范围的常用于配制手工刷涂涂料；厚度在2040m、片径在0.630.2mm范围的常用于配制手工刮涂胶泥。 玻璃鳞片的理化指标项目项目指指 标标项项 目目指指 标标厚度厚度310m片径（目）片径（目）6 500比重比重2.52g/cm3孔隙率（孔隙率（ % ）1.502巴氏硬度巴氏硬度 57抗拉强度（抗拉强度（ MPa ） 25抗弯强度抗弯强度(Mpa) 79.47抗压强度（抗压强度（ MPa ）

8、12.35冲击强度冲击强度(Nm/cm2) 0.35线膨胀系数（线膨胀系数（ K -1 ） 1.1510-6水蒸气渗过率水蒸气渗过率 (g/100m2 .day)0.00070.0160耐温耐温300不变形不变形玻璃类型玻璃类型SiO2CaOAl2O3 MgOB2O3Na2O+K2O ZnO FeO3 C玻璃玻璃6570% 49% 26% 05% 27% 913% 16% E玻璃玻璃525612162025055100.8中碱玻璃中碱玻璃6719.50.56.20.64.20.53.53 1210.4耐化学性能腐蚀环境腐蚀环境2593酸类酸类盐酸、草酸、硫酸、硝酸盐酸、草酸、硫酸、硝酸优优优优

9、碱类碱类氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铵氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铵优优优优盐类盐类硫酸钠、氯化钾、硝酸钠硫酸钠、氯化钾、硝酸钠优优优优气体气体干（湿）氯气、干（湿）二氧化碳干（湿）氯气、干（湿）二氧化碳优优优优有机物类有机物类丙酮、甲、乙醇、苯胺、四氯化碳丙酮、甲、乙醇、苯胺、四氯化碳优优优优耐酸失重率：(80，24h)序号序号介质介质质量损失率（质量损失率（%）序号序号介质介质质量损失率（质量损失率（%）130% H2SO41.25420%HCl1.60210%HCl1.65510% H2SO41.30310%HNO31.54610%H2CO31.302.云母鳞片 云母是一种含水铝硅酸盐的天然

10、矿物，耐酸、耐碱；电绝缘性和绝热性、耐压性佳；折射率高，耐候性好；分解温度高（850），耐热性好。白云母的化学式为KAl2(AlSi3O10)(OH)2，金云母KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2，普通云母还含少量Ti、Cr、Mn、Fe和F、S、P等。 云母的化学组成 %成份成份SiO2Al2O3MgOFe2O3K2ONa2OH2O白云母白云母445020331.32269110.951.80.13金云母金云母3845101721297100.34.5云母的性能项目项目白云母白云母金云母金云母项目项目白云母白云母金云母金云母弹性模量弹性模量 MPa1476209313941874抗剪强度

11、抗剪强度 MPa21029682135抗拉强度抗拉强度 MPa166353157206密度密度 g/cm32.72.882.72.9抗压强度抗压强度 MPa814122294588透明度透明度 %71.787.5025.2云母鳞片呈六方片状，片径由10目800目根据需要选择，云母径厚比较大，其增强效果十分突出。云母在填充塑料中的体积分数高时，其材料的模量可与铝相当。合成云母又称氟金云母，合成云母又称氟金云母， KMg3(AlSi3O10)F2，是用化工原，是用化工原料经高温熔融冷却析晶而制得，许多性能都优于天然云母。料经高温熔融冷却析晶而制得，许多性能都优于天然云母。云母鳞片防腐复合材料与玻璃

12、鳞片防腐复合材料的理化性能相当，防腐性能更好。这是云母鳞片的弹性，鳞片间能够滑动，六方片状的外形等共同决定的。3.石墨鳞片 石墨鳞片是一种层状结构的天然固体润滑剂，资源丰富且价格便宜。属六方晶系，结晶完整，片薄且韧性好，呈鱼鳞片状，色泽银灰，具有金属光泽，质软富有滑腻感，比重2.12.3，莫氏硬度为1，具有良好的导电、传热、润滑、耐高温、耐腐蚀、特殊的抗热震性能。防腐蚀所用填料是高碳石墨（含碳量99.9%），根据产地需要进行耐蚀试验。 7.2.2 金属鳞片金属鳞片 片状金属粉体主要有片状不锈钢、铝粉、铜金粉、银粉、锌粉和铅粉等。片状金属具有良好的附着力、显著的屏蔽效应、较强的反射光线的能力以及

13、优良的导电性能。片状金属粉体制造工艺步骤：金属熔炼喷雾制粉球磨制片粉片分级过滤干燥表面抛光产品包装。 1.不锈钢鳞片 不锈钢鳞片是用316L不锈钢经熔化、脱氧、雾化后再研磨、筛分而成。为近似圆形的薄片，周边开裂不完整。其直径100m，厚度997.3 玻璃鳞片耐蚀材料玻璃鳞片耐蚀材料 1.玻璃鳞片的优点 抗扩散渗透和间歇性强腐蚀介质的能力优；力学性能好，防腐蚀的覆覆盖层盖层只需要二维的拉、弯力学强度，且在二维的所有方向上都是各向同性的；在第三维的抗压和抗冲击性能也很好。 热膨胀系数小，导热性低，玻璃鳞片可降低树脂固化物的膨胀系数近50%，接近碳钢的膨胀系数，故与树脂粘结强度不会因热致形变而衰减，

14、热稳定性好。加之固化收缩率降低到 1/101/20，且鳞片分散了应力，各接触面的残余应力小，增加了对热冲击的抵抗能力和耐热性。玻璃鳞片在各种材料的鳞片中是最容易控制厚度和作大片径，鳞片有着增加胶液触变性的作用，鳞片片径越大、加入量越多，触变性就越好，容易形成厚浆型的涂料。覆盖层的修复性好 ；施工性好；覆盖层覆盖层整体性好。 2.树脂的选择 玻璃鳞片胶泥可选用的树脂首先必须是高固体分的；其次是耐蚀性可以基本达到介质要求；三是耐蚀性可以基本达到工艺要求；四是固化收缩率尽量小。 3.玻璃鳞片的选择 玻璃鳞片粒径玻璃鳞片粒径20目目40目目80目目蒸汽渗透率蒸汽渗透率g/m2.mmHg.day2.10

15、10-21.7510-21.4510-2沸水吸收率（沸水吸收率（%）0.320.300.27厚度 片径 鳞片越薄，在同样厚度涂层中片数越多，阻挡介质能力越大。厚度一般为 25m，小于 0.5m的，强度过低，大于10m 的，漂浮性较差，难于平行与基体， 不同防腐等级用的鳞片涂层厚度及鳞片规格防腐等级防腐等级涂层厚度涂层厚度鳞片粒径鳞片粒径鳞片厚度鳞片厚度鳞片含量鳞片含量施工方法施工方法超重防腐超重防腐2mm0.632mm40m35%抹涂、辊涂抹涂、辊涂重防腐重防腐1mm0.40.63mm20m30%刷涂、特种喷涂刷涂、特种喷涂一般防腐一般防腐0.5mm0.20.4mm6m20%刷涂、喷涂刷涂、喷

16、涂约占涂料总重量的10%70%。高鳞片含量是用于耐磨的环境，在防腐蚀配方设计中的含量20%40%较好，高于40%易产生沉淀结块，涂层气泡率增加，施工困难，耐蚀性反而下降。 用量7.3.2 玻璃鳞片胶泥的配方 及性能1. 配方 配方配方1配方配方2组分组分配比配比组分组分配比配比双酚双酚A环氧环氧E-42100双酚双酚A环氧环氧E-42100丙酮丙酮:二甲苯二甲苯1:125煤焦油沥青煤焦油沥青20玻璃鳞片玻璃鳞片25二甲苯二甲苯25钛酸酯钛酸酯WDE1020.2玻璃鳞片玻璃鳞片20滑石粉滑石粉20钛酸酯钛酸酯WDE1020.5有机皂土有机皂土2有机皂土有机皂土2碳黑碳黑0.2碳黑碳黑5T3130

17、T3130测试项目测试项目环氧涂料环氧涂料乙烯基酯涂料乙烯基酯涂料颜色颜色暗绿色暗绿色黑色黑色黏度，黏度，Pas12-6010-87密度，密度，g/cm1.271.31树脂含量树脂含量Wt/%55-6560-65固体含量固体含量Wt/%86100固化时间（固化时间（25），），h表干表干6，实干，实干15表干表干6。实干。实干15硬度硬度0.730.65磨耗量磨耗量mg7.5311.7冲击强度，冲击强度，J4.052.94黏结强度，黏结强度，MPa14.67.3抗拉强度抗拉强度2522抗弯强度抗弯强度2620抗压强度抗压强度6960孔隙率孔隙率%1.431线膨胀系数线膨胀系数K-11.0410

18、-5110-5击穿电压击穿电压Kv/mm28.4018.20体积电阻体积电阻M3.9E144.47E13耐硫酸耐硫酸(30，90d)无变化无变化无变化无变化耐盐酸耐盐酸(10，90d)无变化无变化无变化无变化性能性能 7.3.3 玻璃鳞片胶泥的制造 1.原材料的处理 玻璃鳞片表面处理：洗涤、替代吸附、分散剂、偶联剂 2.玻璃鳞片涂料的配制工艺 3.配制设备真空搅拌机注意：桨叶、注意：桨叶、转速、清洗、转速、清洗、调料量、出料调料量、出料7.4 金属鳞片防腐蚀材料金属鳞片防腐蚀材料 7.4.1 富锌涂料富锌涂料 富锌涂料是一种牺牲阳极保护涂料。用球形锌粉和鳞片状锌粉作为腐蚀金属。片状锌粉径厚比大

19、100/1，相互接触易于形成腐蚀电池，涂层厚度远小于球状锌粉用量的1/31/2；另外，片状锌粉的采用，由于其延展性好，大大提高了无机富锌涂膜的柔韧性。 1.原料 片状锌粉能提供更大的阳极表面积和阳极颗粒间的有效联接，片径越大越好；锌片要求有一定的厚度 ；锌片的体积含量还是不要超过30%，辅助10%体积含量的细锌球颗粒以保证任何时候阳极的整体性，也保证树脂所具有的屏蔽作用。 用作车间底漆的富锌底漆，切割焊接时铅蒸发形成铅雾，所以铅的含量是越低越好；用于户外和中间底漆 ，对锌粉中的含铅量没有要求。为了保证锌粉在涂料中的漂浮性，锌粉最好用长链脂肪酸处理，羧基与锌粉表面的氧化锌反应连接，脂肪长链溶解于

20、溶剂中。 2.无机富锌涂料的配方甲组分甲组分乙组分乙组分原料原料质量分数质量分数%原料原料质量分数质量分数%聚乙烯醇缩丁醛聚乙烯醇缩丁醛610蒸馏水蒸馏水58乙醇乙醇2846异丙醇异丙醇2330丙二醇甲醚乙酸酯丙二醇甲醚乙酸酯38盐酸盐酸5%34鳞片锌粉鳞片锌粉4060冰醋酸冰醋酸12锌粉锌粉320目目010正硅酸乙酯正硅酸乙酯5260甲组分配制：用10份的乙醇将聚乙烯缩丁醛树脂完全溶解成为粘稠液体；同时用余下的乙醇、丙二醇甲醚乙酸酯在800 r/min、 2040min浸润超细锌粉；在 中加入鳞片锌粉，低速6080 r/min下搅拌，真空脱气。 将聚乙烯缩丁醛溶液中，低速搅拌3060min乙

21、组分：聚合是将蒸馏水、异丙醇、盐酸和冰醋酸依次在搅拌下加入三口烧瓶中，升温至5560，再把正硅酸乙酯在1 h内缓慢滴加到三口烧瓶中。然后升温到7080，保温2 h后逐步降至室温，出料，即制得正硅酸乙酯的水解树脂。在此过程中蒸馏出反应产生的乙醇，这有利于提高聚合速度，冰醋酸和盐酸也可少加很多，避免配漆时的酸和氧化锌的副反应。蒸馏水是控制分子聚合度的，合成低分子量树脂时少加，合成高粘度树脂时多加一点，另外盐酸中的水也要计入总的耗水量。使用时甲组分与乙组分以质量比使用时甲组分与乙组分以质量比1.2 17.4.2 不锈钢鳞片涂料 力学性能好；厚度薄 0.10.5m ，叠层多，阻碍作用强；不锈钢 耐蚀性

22、好，装饰性能好。 环氧不锈钢鳞片面漆配方 甲组分甲组分乙组分乙组分原料原料质量份质量份原料原料质量份质量份环氧树脂环氧树脂E-4448固化剂固化剂T3114不锈钢鳞片不锈钢鳞片24氧化锌氧化锌8丙酮丙酮10乙二醇乙醚乙酸酯乙二醇乙醚乙酸酯510碳纤维短纤碳纤维短纤5溶剂型触变剂溶剂型触变剂2配方中用E-44环氧树脂相对玻璃鳞片使用的E51分子量高，能在施工的初期保证有较高的粘度，同样使用丙酮作为溶剂也是为了在调配时尽量降低粘度，施工后，丙酮挥发快，能较快的增加粘度，同时根据施工方法和使用部位的不同，可以用甲乙酮调整挥发性。使用短纤维主要还是提高胶液的触变性能的需要，同时也有利于鳞片的排布，触变

23、剂一般选择使用的高限。氧化锌填料有吸收酸碱性扩散介质的作用，但是一定要用小于325目的。乙二醇乙醚乙酸酯溶解性好，如果涂料初期粘度低，可以考虑用丙酮部分替代。 7.4.3 片状铝粉涂料 铝片是阳极性金属，作为牺牲阳极比锌的保护作用更好。但是铝表面很快能生成一层氧化铝膜，使其变成阴极性鳞片。只有在酸碱的作用下破坏了氧化膜才会变成阳极性。铝的强度低，不易做成大而薄的片状填料。价廉。漂浮型铝片与非浮型铝粉的选择？漂浮型铝片与非浮型铝粉的选择？ 高氯化聚乙烯防腐涂料的配方 原料原料底漆底漆中间涂层中间涂层1中间涂层中间涂层2面漆面漆高氯化聚乙烯高氯化聚乙烯15253030氯化石蜡氯化石蜡7101212

24、环氧树脂环氧树脂121热塑性丙烯酸树脂热塑性丙烯酸树脂3557磷酸锌磷酸锌50505片状铝粉片状铝粉1512108触变剂触变剂1111混合溶剂混合溶剂402530307.5 片状填充耐蚀材料的施工片状填充耐蚀材料的施工 基材处理、覆盖操作、后处理基材处理、覆盖操作、后处理 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涂抹到被防护表面，在经除泡滚除泡，压实、压光，且使鳞片按一定方向叠压排列后固化成型。 鳞片排列状态、厚度控制这些决定质量的因素主要依靠施工者的技术水平及施工经验，施工质量在很大程度上取决于施工者操作技能高低及熟练程度； 7.5.1 树脂玻璃鳞片涂覆层的施工 施工工艺流程：施

25、工工艺流程：施工准备施工准备 喷砂除锈喷砂除锈 检查合格检查合格 施工材料调施工材料调配（底漆、胶泥、面漆）配（底漆、胶泥、面漆） 检查合格检查合格 涂刷底漆涂刷底漆 玻璃鳞片胶泥施工玻璃鳞片胶泥施工 检查合格检查合格 涂刷面漆涂刷面漆 检查合格检查合格 FRP施工施工 检查合格检查合格 移交、验收。移交、验收。施工操作注意事项（1）表面预处理完成后对光泽不均匀的每一个地方都要认真分析，判断是否对覆盖层的性能有影响。对需要整平、修补的部位，质检员作标记时不要采用粉笔，建议采用易擦掉的水彩笔（非油性）。（2）树脂鳞片胶泥配料时，即使是加入固化剂，搅拌时采用真空搅拌机。玻璃鳞片施工用料在施工作业过程中严禁随意搅动。无意翻动、堆积胶泥等习惯尽可能减少。（3）涂敷时将调制好的混合料铲到木质托板上，用抹刀单向均匀地摊铺在基层表面上，托料、上抺依由下到上、由前到后、由左至右循序进行。每层厚度不宜大于1mm。摊铺时的速度不能太快，尽量赶出底漆表面吸附的空气，可以边摊铺边先在底漆上薄涂稀胶料来提前浸润。 （4）涂抺时抺刀应与被涂抺面保持适当角度，且沿尖角的锐角方向按适当的速度推抺，使涂料沿抹子表面逐渐涂敷，使空气在涂抺中不断从界面间推挤出，严禁将胶料堆积于防护表面，然后四面摊开式的摊涂。涂抹后，在初凝前，应