一种非传统的工业用气相与液相防腐材料的制作方法

1.本发明属于非金属防腐蚀技术领域，具体涉及一种非传统的工业用气相与液相防腐材料。


背景技术：

2.腐蚀无处不在，防腐产业与环保产业是大工业化的必然产物，为现代工业化保驾护航。
3.防腐分为电化学保护与屏蔽式保护两大类，我国的防腐主要是非金属防腐，包括防腐、玻璃钢防腐、鳞片胶泥防腐、块板砌衬防腐、橡胶衬里防腐、塑料衬里防腐、搪玻璃防腐等，均属屏蔽保护类防腐，即将防腐材料与被保护体(金属、混凝土等)与腐蚀介质环境隔绝保护屏蔽起来。
4.上述诸多种非金属屏蔽式防腐的通病是非金属防腐屏蔽保护层的脱层、起泡和开裂，一旦如此，则必导致防腐屏蔽层失去其对基体的保护作用，进而在强酸、强碱、强盐、强溶剂作用下，迅速穿孔、泄漏、腐蚀，污染环境并导致停产返修，所带来的间接损失极大。因此也成为所有非金属防腐的技术瓶颈，是其使用寿命的决定性因素，亦即非金属防腐的癌症。
5.目前，国内外非金属防腐在技术上存在的主要问题是：
6.传统非金属防腐，如防腐、玻璃钢防腐、鳞片胶泥防腐、块材砌衬防腐等，若仅从化学因素测其腐蚀速率，绝大多数其使用寿命均应在几十年以上；但在现实使用中的情况是，一般仅几年甚至几个月几天即均破坏失效。
7.本发明人对非金属防腐破坏失效的产物进行仔细观察研究分析，发现90％以上情况下，并未发生化学成份的改变。由此表明90％以上的非金属防腐主要破坏失效因素，并非化学因素所致。
8.追根溯源，所有非金属防腐屏蔽保护层的通病与痼疾均非化学因素，而均是看不见摸不着、隐蔽甚深为人们所忽视的力学因素。但并非笼统的归究于所有的力学因素，其罪魁祸首是破坏应力(σ
破
)，而首当其冲的是破坏拉应力(σ
拉
)。在哥白尼之前，人们均普遍认定是太阳绕着地球运转，即地心学说，而哥白尼的日心说揭示了地球绕太阳运转的真理。人类的认知领域在时间与人数上，往往大多数人，很长时间内是错误的，即真理往往掌握于少数人之手。
9.防腐是材料科学，非金属防腐运用中的破坏失效，绝大多数的表现形式是脱层、起泡、开裂，即90％以上的破坏因素都是力学因素，而非化学因素。因为化学因素所造成的破坏失效是需要几十年以上的缓慢过程，而绝非几年、甚至几月几天。因为人们根据“腐蚀数据手册”或非金属防腐材料制造厂家所提供的腐蚀速率数据，理所当然的优先选用耐蚀良好的材料，故可以轻而易举的避免犯耐蚀性差的低级错误(化学因素)。
10.金属防腐材料的破坏失效却正好与非金属防腐材料相反，金属防腐材料在使用中破坏失效90％以上都是电化学腐蚀因素(有电子流动)，5％左右的是超高温化学腐蚀因素
(无电子流动)，5％以下才是力学因素。可以明显看出金属防腐材料的破坏失效与非金属防腐材料的破坏失效完全不同。因此，不少人引用金属腐蚀与防腐的机制与原理去套用非金属的腐蚀与防腐是完全不可取的。
11.涂装防腐材料主要包括：民用、建筑涂料、工业防腐涂料、海洋等。其中工业防腐涂料主要用于煤化工、盐化工、石油化工、精细化工、无机化工、火电、炼油、湿法冶炼、钢铁厂、焦化厂、轻工、电子、桥梁、印染等行业。海洋主要用于商船、渔船、军舰、航母、钻井平台、码头及沿海金属构件等。本发明与民用涂料、建筑涂料无关，但与工业防腐涂料、海洋防腐涂料密切相关。与目前国内外传统盛行的工业防腐涂料及海洋涂料在理论与成份构成上完全不同，理论与技术上完全属非传统创新发明。


技术实现要素：

12.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，采用非传统技术，通过化解非金属防腐层所固有的破坏应力，以解决其脱层、气泡、开裂技术瓶颈，进而达到大幅延长其使用寿命的目的。
13.为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
14.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其气相和液相原料配方为：乙烯基树脂、活性稀释剂、硅类氧化物粉料、有机膨润土、白碳黑、色浆、环烷酸钴、过氧化甲乙酮。
15.进一步地，其气相和液相原料配方按乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：活性稀释剂4-8％、硅类氧化物粉料90-120％、有机膨润土1-4％、白碳黑0.3-0.5％、色浆1-2％、环烷酸钴0.8-1.5％、过氧化甲乙酮0.8-2％。
16.进一步地，所述乙烯基树脂的型号包括包括mfe、mfe-2、mfe-9、898、w
2-3、900、901、tg-11、w
2-1、977s、854、891、890。
17.进一步地，所述活性稀释剂为苯乙烯。
18.进一步地，所述硅类氧化物粉料为硅铝氧化物或铝硅酸盐，粉料目数为150-300目。
19.进一步地，所述气相原料配方还包括经偶联剂处理的鳞片0-60％。
20.进一步地，所述液相原料配方还包括碳化硅0-25％、经偶联剂处理的鳞片0-60％。
21.进一步地，所述气相防腐材料使用方法是对设备外壁进行直接涂抹，次数1-2遍，在焊接局部位置增涂一遍。
22.进一步地，所述液相防腐材料使用方法有两种，一种是先在处理设备内表面涂抹防腐材料作为底胶，再将纤维布或纤维毡进行贴衬覆盖，最后再进行防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层；第二种是先在处理设备内表面涂抹防腐材料作为底胶，再将纤维布或纤维毡进行贴衬覆盖，然后再进行防腐材料的涂抹作为中间胶，最后再进行防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
23.本发明的有益效果是：(1)传统工业防腐涂料，使用寿命一年左右，因不可避免的出现脱层、起泡、开裂等问题，造成返锈即大面积脱层；而本发明采用非传统技术，通过化解非金属防腐层所固有的破坏应力，以解决其脱层、气泡、开裂技术瓶颈，进而达到大幅延长其使用寿命的目的，该防腐材料在苛刻腐蚀环境下，使用寿命在5年以上，甚至可以达到10年以上；
24.(2)在现实生活中，地震、海啸似乎与非金属防腐屏蔽保护层的脱层、起泡、开裂毫不相干，但是二者实际上均因破坏应力，前者是地壳于板块衔接处的破坏应力，集中或叠加处有害的释放，即造成地震和海啸，而后者则是非金属防腐屏蔽层的破坏应力在集中处或叠加处，有害的释放出来，即脱层、气泡、开裂，只不过前者是宏观的，而后者是微观的，但均是因破坏应力的有害释放。前者人类至今无法精确预测和预防，但后者本发明人通过理论分析，并采取一系列创新的非传统技术手段，将其破坏应力无害的释放出来(软着陆)；具体采用了以下技术措施；一是固体组分含量占90％以上，即完全固化后的固态重量要达到使用前液态重量的90％以上；由此来降低其固化(由未固化前的链状分子到固化后的不溶不熔立体网状分子)的收缩破坏应力；而传统涂料的固体组分一般是在30-60％；二是采用的是活性稀释剂，非活性稀释剂为零，凡是非活性稀释剂，均在固化时不参与化学反应，即不能成为固体组分，而不参与固化反应，即必挥发逃逸，加大环境污染，而且也是一种资源浪费，非活性稀释剂在挥发逃逸时必留下小微针孔，这会降低防腐屏蔽层的致密性，增加腐蚀介质中小分子的逆向渗透性，降低了涂料抗渗性能，其中最大的弊端是非活性稀释剂挥发逃逸，导致体积缩小，会留下巨大的固化收缩破坏应力，但活性稀释剂也要严格控制加入量，因过量多余的未能参与反应的活性稀释剂对于涂料性能也是有不利影响的；三是本发明采用了硅类氧化物粉料来平仰化解温差热破坏应力，使破坏应力软着陆，并无害的释放出来，杜绝了在液相180℃以内，气相210℃以内使用环境下出现脱层、起泡、开裂的可能，温差热应力无处不在，因为温度的波动是永恒的，由此造成的温差热破坏应力较难消除；而本技术中粉料的目数及加入量，都是发明人经过反复测试与实践的；
25.(3)本发明制备得到的气相与液相防腐材料与现有国内外的防腐材料相比，耐酸、碱、盐、强溶剂性能强，粘结力、抗破坏应力、抗脱层、起泡、开裂性能、阻燃性能、抗负压性能、耐老化性能、耐温性能、耐磨性能更好。
附图说明
26.图1为拉拔附着力实验的检测报告；
27.图2为胶粘材料强度检测报告单，其中(a)图是对比例7-6、实施例1、实施例3的检测报告；(b)图是实施例7、实施例9、实施例11、实施例14的检测报告；(c)图是实施例4和实施例2的检测报告；
28.图3为拉拔附着力实验的结果实物图。
具体实施方式
29.为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
30.下述实施例中防腐材料的制备方法是：将各原料按重量比例混合在常温下搅拌均匀，得到气相与液相防腐材料。
31.下述实施例中硅类氧化物粉料具体包括陶瓷粉、玻璃粉中的一种或多种。
32.1.气相防腐
33.实施例1：
34.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其气相原料配方按mfe-2乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料100％、有机膨润土1％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴1.5％、过氧化甲乙酮0.8％。
35.实施例2：
36.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其气相原料配方按mfe-2乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯8％、硅类氧化物粉料90％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆2％、环烷酸钴0.8％、过氧化甲乙酮2％。
37.实施例3：
38.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其气相原料配方按901乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯6％、硅类氧化物粉料120％、有机膨润土4％、白碳黑0.4％、色浆1％、环烷酸钴1.2％、过氧化甲乙酮1.0％、经偶联剂处理的鳞片60％。
39.上述实施例1-3得到的气相防腐材料使用方法是：将材料直接涂抹一遍在工业设备外壁，凡钢板焊缝局部位置，再增涂一遍，在苛刻腐蚀环境下，涂一遍，使用寿命》5年，涂二遍，使用寿命10年以上。
40.2.液相防腐
41.2.1.用于耐高负压设备内壁防腐方案
42.实施例4：
43.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按mfe-9乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯5％、硅类氧化物粉料100％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.8％、过氧化甲乙酮0.8％。
44.实施例5：
45.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按898乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯5％、硅类氧化物粉料100％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.8％、过氧化甲乙酮0.8％。
46.实施例6：
47.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按900乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯5％、硅类氧化物粉料100％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.8％、过氧化甲乙酮0.8％、碳化硅15％、经偶联剂处理的鳞片10％。
48.使用方法是：先在处理设备内表面涂抹一遍实施例4配方制备的防腐材料作为底胶，再将一层纤维布进行贴衬覆盖，然后再进行一遍实施例5配方制备的防腐材料的涂抹作为中间胶，最后再进行一遍实施例6配方制备的防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
49.2.2.用于耐酸、耐温的脱硫塔及烟道内壁防腐方案
50.实施例7：
51.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按mfe-9乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料120％、有机膨润土3％、白碳黑0.4％、色浆2％、环烷酸钴1.5％、过氧化甲乙酮1.2％。
52.实施例8：
53.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按w
2-3乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料120％、有机膨润土3％、白碳黑0.4％、色浆2％、环烷酸钴1.5％、过氧化甲乙酮1.2％、碳化硅10％。
54.使用方法是：在设备内表面进行喷砂处理，达无油污、毛糙、干燥，先在处理设备内表面涂抹一遍实施例7配方制备的防腐材料作为底胶，再将一层纤维毡进行贴衬覆盖，最后再进行一遍实施例8配方制备的防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
55.使用效果：某大型焦化厂脱硫塔防腐；原来是采用鳞片胶泥防腐，使用三个月后即因鳞片胶泥防腐层脱层、开裂(未起泡)
→
碳钢壳体腐蚀穿孔
→
多处泄漏
→
停产返修
→
三个月后再次腐蚀穿孔泄漏，后来用了本发明液相防腐材料，至今已有5年仍在使用。
56.2.3.用于强酸、强碱、强溶剂、高温设备内壁防腐方案
57.实施例9：
58.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按mfe-9乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯8％、硅类氧化物粉料90％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆1％、环烷酸钴1.0％、过氧化甲乙酮2％。
59.实施例10：
60.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按900乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯8％、硅类氧化物粉料90％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆1％、环烷酸钴1.0％、过氧化甲乙酮2％、经偶联剂处理的鳞片10％。
61.使用方法是：对设备内表面进行处理，达无油污、干燥，且具有一定毛糙度，先在处理设备内表面涂抹一遍实施例9配方制备的防腐材料作为底胶，再将一层纤维毡进行贴衬覆盖，最后再进行一遍实施例10配方制备的防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
62.使用效果：某港资精细化工厂，多台塔节与设备，原用316l不锈钢加工制作，结果不到一年，316l设备壁厚大幅减薄。316l焊缝及热影响区多处穿孔泄漏(scc应力腐蚀与不锈钢晶间腐蚀相叠加所造成)，建设方遂在该316l设备与塔节内衬f4(塑料王)，结果九台设备与塔节的f4内衬层均在其破坏应力集中处开裂、泄漏。后来使用本发明液相防腐材料，至今已使用5年，九台设备与塔节均无一破坏失效。
63.2.4.用于耐腐蚀耐磨搅拌桨防腐方案
64.实施例11：
65.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按mfe-9乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯6％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.9％、过氧化甲乙酮2％。
66.实施例12：
67.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按898乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯6％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.9％、过氧化甲乙酮2％、碳化硅15％。
68.实施例13：
69.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按900乙烯基树脂重
量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯6％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.5％、色浆1％、环烷酸钴0.9％、过氧化甲乙酮2％、碳化硅25％。
70.使用方法是：在浆胚表面进行处理，先在处理设备内表面涂抹一遍实施例11配方制备的防腐材料作为底胶，再将一层纤维布进行贴衬覆盖，然后再进行一遍实施例12配方制备的防腐材料的涂抹作为中间胶，最后再进行一遍实施例13配方制备的防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
71.使用效果：传统的搅拌浆有搪瓷浆、f4外包浆、塑料外包浆、橡胶外包浆、frp外包浆、不锈钢浆，在苛刻腐蚀环境下，大多效果均不佳，一般在几个月至一年不到的使用寿命。如某特钢厂，原来曾采用316l搅拌浆，不到半年即报废。后改用本发明液相防腐材料，已逾四年尚在使用中。
72.2.5.用于耐温、附着力强的搪瓷防腐方案
73.实施例14：
74.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按mfe-9乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆2％、环烷酸钴1.3％、过氧化甲乙酮1.5％。
75.实施例15：
76.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按w
2-3乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆2％、环烷酸钴1.3％、过氧化甲乙酮1.5％、碳化硅10％。
77.实施例16：
78.一种非传统的工业用气相与液相防腐材料，其液相原料配方按900乙烯基树脂重量100％计，各组分与乙烯基树脂的比例为：苯乙烯4％、硅类氧化物粉料110％、有机膨润土2％、白碳黑0.3％、色浆2％、环烷酸钴1.3％、过氧化甲乙酮1.5％、碳化硅15％。
79.使用方法是：将搪瓷破损处打磨处理，达毛糙，无油污、干燥，先在处理设备内表面涂抹一遍实施例14配方制备的防腐材料作为底胶，再将一层纤维布进行贴衬覆盖，然后再进行一遍实施例15配方制备的防腐材料的涂抹作为中间胶，最后再进行一遍实施例16配方制备的防腐材料的涂抹作为面胶，以形成复合材料屏蔽保护层。
80.使用效果：在现有技术中，搪瓷极耐蚀，但对机械冲击及热冲击耐受性极差，且修复难度大，修复效果不佳。耐温《120℃，且不耐强溶剂，修复后使用寿命仅半年左右，半年后最终还是脱层失效。而使用本发明的液相防腐材料5年仍不失效。
81.1.耐腐蚀实验
82.非传统防腐材料与传统防腐材料作对比实验，其中传统防腐材料作为对比例，与实施例配方的不同之处在于，没有苯乙烯组分，固体组分含量占30-70％，其粉料选用石英粉、石墨粉、铸石粉等，具体参数见表1。
83.表1
[0084][0085]
将实施例6、8、10、13、16配方制备得到的防腐材料和对比例1-5作为样品进行实验，实验温度为10-25℃，实验过程是：将玻璃板放置实验平台，先在玻璃板上放入脱模剂，然后将样品倒在玻璃板上铺平，再分别放入装有不同浓度与介质的酸性俯视介质的溶液的烧杯中，分别进行耐腐蚀测试，测试结果如表2所示。
[0086]
表2
[0087][0088]
2.拉拔附着力实验
[0089]
将实施例4与对比例6作为实验样品，其中对比例6与实施例4的不同之处在于，其配方中的树脂为环氧树脂，粉料采用石英粉，固体组分含量在20-30％，样品名称分别为zf-4防腐胶料(实施例4)和3m-mc1500(对比例6)，采用拉拔仪对样品进行检测，检测结果见图1。
[0090]
3.粘结强度实验
[0091]
将实施例1-4与实施例7/9/11/14和对比例6-7作为实验样品，其中实施例7与实施例的不同之处在于，其配方中的树脂为环氧树脂，粉料采用石墨粉，固体组分含量在20-30％，样品编号名称分别是w1-3(对比例7)、w4-6(对比例6)、m1-3(实施例1)、m4-6(实施例3)、1-c(实施例7)、2-f表(实施例9)、3-fc(实施例11)、4-o(实施例14)、5-9f(实施例4)、6-9(实施例2)，采用粘接强度仪对样品进行检测，检测结果见图2。
[0092]
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。