欧阳细化解释一下“树脂重防腐”|树脂重防腐论坛

欧阳

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        最近有几位前辈问起欧阳，大家都叫“工业防腐”、“建筑防腐”、“玻璃钢防腐”、“衬里防腐”，为何你一个年轻人提出“树脂重防腐”的叫法，尽管意思很容易理解，但这种叫法，你是否考虑得很清楚，是不是会引起学术界的议论？
       感谢前辈老师的指点，欧阳并非心血来潮，而是在深刻理解所有有机材料防腐蚀的前提下，提出来和涂料涂装有区别的一种叫法。这个论坛里面，我发过很多“树脂重防腐”这个叫法的定义，范围。和其他方法的区别，优缺点等文字。
        今天，欧阳再就自己提出的这种叫法，做一个全新的解释。期望和各位坛友产生共鸣。

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一、树脂重防腐定义

　　“树脂重防腐”，目前业内还没有这个叫法，笔者在此所说的“树脂重防腐”的概念是指以热塑性、热固性树脂为基体材料，是区别于“涂料防腐”的一种厚涂层、衬里或整体材料的重防腐方式。树脂重防腐和涂装防腐的防腐性能很大程度依赖于基体树脂或成膜物，但两者最明显的区别是防腐层的厚度前者大于或远大于后者，前者的重防腐能力、抗渗性能、力学性能等都明显优于后者，当然一般情况下成本也更高。
“树脂重防腐”是一个系统工程，过程控制工程，前后包括的环节可以简单得概括如下。第一步：重防腐树脂材料的开发、合成。这里不仅指热固性树脂，也包括热塑性树脂以及弹性体。第二步：材料性能的测试，评价、对比、优化。这里不仅包括树脂材料的测试评价，也包括主体树脂材料和其他材料（如无机材料、纤维等）复合之后的性能性能评价和测试。第三步：根据第二步评价结果，探索该树脂材料在应用时的最佳表现形式，是衬里形式，还是整体材料形式，还是其他形式，并对该应用形式进行详细的评估，和现场作业的温度、基材等联系起来。第四步：防腐是设备的构造的科学设计。第五步：专业化的制作或施工。第六步：专业化的施工制作过程质量控制、质量验收和评价。第七步：制作或施工完成后的维护保养和技术服务。
　　复合材料是材料领域的后起之秀，在人们日常生活中随处可见，如塑料、玻璃钢、钢筋混凝土、夹芯板等制品是人们接触最多的了。将复合材料应用到防腐蚀领域，就是防腐蚀复合材料。防腐蚀复合材料和金属防腐材料、无机非金属防腐材料、防腐涂料都是防腐蚀材料大家族的成员。
　　狭义的耐蚀复合材料，一般指的是耐蚀玻璃钢，也就是纤维增强热固性塑料，常见到玻璃钢管、罐、格栅、塔器、槽就是这一类。广义耐蚀复合材料指将有机材料和无机材料复合加工而成的防腐蚀材料，这种应用形式就是“树脂重防腐”。
　　树脂重防腐特点在于，它可根据终端使用要求的不同，将复合材料设计成具有较好的耐腐蚀性能，如耐酸性、耐碱性、耐盐水性、耐油性，或者兼具前述两种或两种以上的性能，在一定温度及环境条件下，能够在一定的期限内保护建筑物、构筑物或设备不被腐蚀破坏。这种树脂重防腐的广义复合材料是复合材料大家族中的一个重要分支。

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二、"树脂重防腐"应用形式

　　树脂重防腐的具体应用形式有热塑性高分子材料为基材的衬里防腐、整体热塑性材料防腐；热固性树脂为基材的厚涂层、地坪、胶泥、玻璃鳞片胶泥、聚合物砂浆、聚合物混凝土、玻璃钢内衬、整体玻璃钢、砖板衬里、热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂重防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂重防腐复合、金属热喷树脂重防腐复合、衬胶树脂重防腐复合等。
　　一些专业名词，很多都是约定俗成，以下具体进行解释。
　　衬塑：热塑性高分子材料衬里。
　　薄涂：一般指厚度在200μm以下的涂料涂装防腐形式，其中100μm以下为超薄涂。
　　一般涂层：一般指厚度在300μm左右的涂料涂装防腐形式。市场上的较薄的重防腐涂料厚度在300～500μm，如乙烯基酯树脂或环氧树脂的玻璃鳞片重防腐涂料。
　　厚涂层：区别于一般涂装涂层，这里多指500～1000μm的交联型厚涂层（溶剂挥发型的厚涂层极少见，如非转化型含氟聚氯乙烯厚浆涂层）。市场上较厚的重防腐涂料厚度在500～1000μm。
　　地坪：整体地面防腐复合材料。超薄型地坪厚度在1～2mm，其他类型地坪大多数在3mm以上。
　　胶泥：粉状材料增强树脂复合材料。
　　鳞片胶泥：片状材料增强树脂复合材料。较薄的鳞片胶泥衬里1.5～2.5mm，一般鳞片胶泥在2.5～4.0mm。
　　聚合物砂浆：细颗粒（细骨料）材料增强树脂复合材料。砂浆层厚度一般在3mm以上。
　　聚合物混凝土：粗骨料材料增强树脂复合材料。随整体设计的不同，厚度不同，是树脂重防腐中厚度最大的。
　　玻璃钢（FRP）衬里：混凝土、金属等基材的FRP防腐衬里形式，厚度随所用纤维种类、设计要求不同而不同，一般为保证耐腐蚀工程质量，都需要保证玻璃钢衬里厚度达到3mm以上，实际工程中，由于种种原因导致最终的FRP防腐衬里厚度大多在1.5～3.5mm。
　　整体玻璃钢：纤维增强热固性树脂玻璃钢为整体结构材料，耐腐蚀的同时作为承受一定载荷的整体结构件设备使用的树脂重防腐形式。厚度随介质、设计、场合不同而不同。一般分为耐蚀层和结构层两大部分，耐蚀层的厚度要求一般在3.0～6.5mm之间。
　　砖板衬里：以树脂胶泥为灌缝粘结材料，必要时辅以隔离层的衬砖防腐复合材料。整体厚度随着设计和砖板的不同而不同，一般分为打底层、粘结层、隔离层、砖板层组成。
　　其他诸如热固性树脂浸渍石墨材料、胶泥玻璃钢复合防腐、涂装玻璃钢复合防腐、阴极保护树脂防腐复合、水玻璃及搪瓷树脂防腐复合、金属热喷树脂防腐复合、衬胶树脂防腐复合等的解释和表现形式，请具体参见相关章节的介绍。

三、“树脂重防腐”的特点

　　树脂重防腐与金属防腐、传统涂装防腐相比较，具有以下特点：
　　①可设计性。力学、机械及隔热、绝缘、抗老化等性能，尤其是防腐性能可按照制件的使用要求和环境要求，通过组分材料的选择和匹配、结构设计、界面控制等手段，最大限度达到预期目的。
　　②既可提供优于涂装防腐的表面抗渗防腐性能，又能提供整体结构防腐性能。如玻璃钢材料本身就具有优良的力学性能，可以作为结构材料使用，而一般的涂装防腐仅能作为表面防腐层使用，一旦这一层被破坏，必将导致主体结构出现安全隐患。
　　③防腐力学性能对复合工艺的依赖性更强。与一般涂装防腐不同的是，树脂重防腐最终的防腐层在形成过程中，不同的成型工艺所用原材料种类、增强材料形式、填料纤维含量、铺设方法也不尽相同，因此最终树脂重防腐的力学性能和防腐性能对工艺方法、工艺参数、工艺过程等的依赖性更强，也就是说影响因素更多，最终的性能分散性也是比较大的，尤其是针对玻璃钢。
　　④树脂重防腐最终防腐层呈现各向异性和非均质性。常规的金属防腐材料基本都是各向同性和均质材料。树脂重防腐中各点的性能并不相同，性能随位置变化而变化。树脂重防腐在设计时，尤其要注意其复杂性和特异性，除考虑结构物中的最大应力，还应注意材料各向异性特点反映出来的薄弱环节，尤其是剪切性能和横向性能远小于沿纤维方向的性能。
　　⑤综合性能优异。达到防腐功能的同时，树脂重防腐还可以兼具优良的电性能（导电或绝缘）、优异的热性能（耐热、导热、绝热）、比强度高比模量大（仅限玻璃钢）、耐疲劳、减震、透波隔音、表面疏水、疏油、耐磨、防结垢等功效。
　　树脂重防腐具有以下不足：
　　①树脂重防腐的绝对强度不如金属材料，弹性显得比较低（高模量纤维能一定程度使之提高）。和金属防腐材料相比，显得刚性不足，变形较大。
　　②树脂重防腐的层间剪切强度和层间拉伸强度低，在层间应力作用下容易引起分层破裂。多轴向织物用作为增强材料可在一定程度上改善层间强度。
　　③树脂重防腐属脆性材料。绝大多数树脂重防腐的表现形式都是脆性的（如采用Kevlar芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维则另当别论），拉伸时断裂应变都很小，断裂延伸率偏低，韧性不足是树脂重防腐一大缺陷（改善基体树脂和纤维可适当提高韧性）。
　　④树脂重防腐的绝对耐热温度和耐温度骤变性能较之金属防腐材料有很大的不足（砖板衬里、聚合物混凝土相对好些，但较之金属材料还是显得欠缺），树脂重防腐的长期使用温度都低于250℃，浸泡在介质中的长期使用温度一般都在150℃以下。
　　⑤树脂重防腐的性能离散性较大。原料成分多、成型工艺及控制影响因素多、生产环境等外部影响多都决定了树脂重防腐最后的性能的离散性较大，并且实际工程中还没有十分理想完善的检测手段，因此最终的质量不易控制。如手糊成型的玻璃钢，其强度离散系数一般都在6%～12%。
　　⑥树脂重防腐的性能和功效，随着树脂材料和无机填料以及助剂材料的发展，已经得到了很大的提高，但在树脂重防腐材料以及施工技术方面还有很大的提升空间。
　　⑦进一步提高树脂重防腐之基体树脂的耐腐蚀性能，进一步提高树脂重防腐的耐温性能和耐温骤变性能。
　　⑧树脂重防腐的施工技术向精细化、自动化方面发展，最大限度减少人为影响因素。
　　⑨充分利用纳米改性技术、新型高性能纤维、新型高性能精细化工助剂等辅料来改进已有的防腐蚀树脂，提高最终的树脂重防腐的性能。
⑩适当和其他防腐蚀方法结合，取长补短，得到最终优化的复合防腐蚀方法。如和电化学防腐、水玻璃、搪瓷、衬胶等方法复合使用。