[科普中国]-玻璃鳞片

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。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。

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1。

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。

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。

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2。

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3。

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：

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。

玻璃鳞片防腐玻璃鳞片涂料(树脂衬里技术)首先是由美国开发出来的。20世纪50年代中期Owens Corning玻璃纤维公司推出了一种含有玻璃鳞片的树脂衬里材料。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，这是一种适用于船壳以及化学品储罐、化工厂塔器和槽体的优良衬里材料，这种材料能耐环境介质的渗透，有助于延长衬里寿命。

脱硫玻璃鳞片衬里的防腐特点鳞片衬里是以耐酸树脂为主要基料， 以薄片状填料(外观形状似鱼鳞， 故称之为鳞片) 为骨料，添加各种功能添加剂混配成胶泥状或涂料状防腐材料， 再经专用设备或人工按一定施工规程涂覆在被防护基体表面而形成的防腐蚀保护层。

鳞片衬里层有不连续的片状鳞片。单层鳞片是不透性实体， 在衬层中垂直于介质渗透方向的鳞片成多层有序叠压排列。

鳞片树脂衬里最突出的性能是具有优良的抗腐蚀介质渗透性。有关试验表明：0.5mm 厚的鳞片的抗渗透性略大于2.0mm 的玻璃钢，1.5mm厚的鳞片衬里，就可以达到非常理想的抗渗效果。

鳞片防腐之所以具备很高的抗渗透性能， 是由于鳞片的防腐层中扁平的鳞片在树脂中平行叠压排列， 介质渗透为绕鳞片曲折狭缝扩散过程。玻璃鳞片具有这种很好的迷宫效果，使渗透介质在不同鳞片层内渗透动力逐渐衰减，介质向纵深渗透趋缓1。

结语上世纪80年代中期，我国从引进的许多日本设备中开始了解和接触玻璃鳞片涂料，并且开发出与日本相应的各种玻璃鳞片涂料、胶泥，部分取代日本的产品进行维修，取得了良好的效果和工程经验；华东理工大学华昌公司，兰州化工机械研究院还分别制订了二甲苯型不饱和聚酯树脂(注：含玻璃鳞片涂料)防腐蚀工程技术规程(CECS 73：1995)，玻璃鳞片衬里施工技术条件(HG/T 2640-1994)，中碱玻璃鳞片(化工部行业标准：HG/T2641-1994)。在玻璃鳞片的生产和研究领域，玻璃鳞片的质量及表面处理能力已达到国际先进水平。相信今后，随着玻璃鳞片涂料质量的完善和应用推广的深入，其卓越的防锈蚀性能、抗渗透性能和耐蚀性能必将得到进一步发挥。

对于烟气脱硫来说， 玻璃鳞片按照其使用部位与特点， 可分为低温玻璃鳞片、高温玻璃鳞片和耐磨玻璃鳞片等。低温玻璃鳞片一般具有优良的耐水汽的渗透性、耐化学性、耐腐蚀性等特点， 使用温度一般低于100℃， 是脱硫装置的主要衬里材料， 主要应用于吸收塔的低温部分、事故浆罐、净烟气烟道等部分。高温玻璃鳞片一般具有优良的耐高温性能，其长期使用温度可以达到160℃以上。主要应用于烟气换热器与吸收塔之间的原烟气烟道、吸收塔入口处、烟气换热器原烟气区域以及烟气出口挡板门后的烟道部分。耐磨玻璃鳞片是特殊配方的鳞片树脂， 一般添加陶瓷耐磨材料增加耐磨特性。耐磨玻璃鳞片主要应用于吸收塔喷淋部位或浆液磨损严重的区域(安装搅拌器的部位)2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学