【防腐材料】防腐胶泥到底是啥？按功能分类了解防腐胶泥有哪些

欧阳，昨天有个客户问我们公司有没有防腐胶泥，我只知道鳞片胶泥，防腐胶泥就是鳞片胶泥吗？哈哈，别说你这个新人，很多在防腐行业多年的也不是完全能弄明白防腐胶泥到底有哪些。我这三言两语说不清，今天先从功能分类说说防腐胶泥。

市售商品级防腐胶泥按功能分类0功能化防腐胶泥概述胶泥是“泥巴状”的防腐材料，从某种角度讲，也是一种特殊的胶黏剂，只不过这一类特殊的胶黏剂－“胶泥”只是应用在建筑防腐蚀领域而已。要是用在其他行业，如用在复合材料领域就称为“结构胶”，用在五金、装饰、建材、电子行业就称为“胶黏剂”或“粘合剂”。防腐蚀领域现场现配现用的胶泥不在此章节讨论范畴，之前已经介绍了防腐蚀鳞片胶泥按照耐温、施工方法的分类。其中玻璃鳞片胶泥是防腐蚀胶泥里面里面商品化最重要的一种，其中乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥（/涂料）、环氧树脂玻璃鳞片涂料则是目前市面上商品化的其中主要的两类，还有一类热固性树脂胶泥得到较大推广应用的是商品级的呋喃树脂胶泥，一般呋喃树脂胶泥不单独使用，而作为砖板衬里的粘结勾缝材料使用，这将在砖板衬里的胶泥原料章节详细介绍。除现场施工临时现配现用的胶泥外，其他类型的胶泥材料，和防腐工程有关的，按照功能化的效果可分为：防腐型鳞片胶泥、SiC耐磨胶泥、SiC耐磨防腐玻璃鳞片胶泥、不锈钢鳞片耐磨胶泥、柔性鳞片胶泥、柔性特种胶泥、防爆胶泥、阻燃胶泥、阻燃玻璃鳞片胶泥、耐碱防腐胶泥、耐氢氟酸型石墨鳞片胶泥、防腐导热胶泥、防腐隔热胶泥、防腐导电胶泥、防腐绝缘胶泥、防腐特种工业修补胶泥、沥青防水胶泥等。以下挑几种终端市场上较为常用的商品级防腐蚀领域的胶泥进行简要介绍。以下每种介绍的防腐胶泥类型可以很好得弥补之前介绍商品级市售防腐胶泥在特殊场合下特定功能的不足。赋予不同功能化需要不同的树脂和不同的胶泥填充料。有关复合材料、涂料、胶黏剂、胶泥中的无机填充料的原理是一样的，详见表1和表2。表1  常用填料的性能及作用填料名称作用填料名称作用石棉纤维、玻璃纤维增加韧性、耐冲击性银粉导电瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂提高硬度硅粉导热绝缘氧化铝、瓷粉增加粘结力和力学强度滑石粉提高胶的延展性石棉粉、硅胶粉、高温水泥提高耐热性氧化铝介电性，耐热石棉粉、石英粉、石粉降低收缩率硅酸铝增加吸湿热稳定性铝粉、铜粉、铁粉等金属粉末增加热导率和导电率硅酸锆增加吸湿热稳定性石墨粉、滑石粉、石英粉提高抗磨性能及润滑性能三氧化二锑阻燃性（耐200～250℃）碳化硅、金刚砂及其他磨料提高耐磨性能二硫化钼耐磨，润滑氮化硅、陶瓷粉等提高耐温、耐磨性能氢氧化铝、硼酸锌阻燃云母粉、瓷粉、石英粉增加绝缘性能石英粉耐烧蚀、绝缘、高硬度各种颜料、石墨提供色彩钛白粉增白，提高延展性铝粉耐高温、导电、导热气相二氧化硅触变表2  常用无机填料的作用及选择作用可选用的填料作用可选用的填料提高硬度石英粉、白刚玉粉、玻璃粉、金刚砂等降低膨胀系数高岭土、瓷粉、石英粉提高黏度轻质碳酸钙、工业白炭黑、水泥降低吸水性、提高耐湿热性锆石英粉、Zr(SiO3)2、云母粉提高电绝缘性能云母粉、瓷粉、石英粉等提高强度和耐烧蚀性碳纤维、石棉粉改善耐磨性能石墨粉、二硫钼粉、滑石粉、碳化硅、金刚砂及其他磨料等抑制腐蚀铬酸锶提高耐腐蚀性能玻璃粉、石英粉、工业白炭黑、三氧化二铬增加白度钛白粉、工业白炭黑提高导热率铝粉、铜粉、铁粉、炭黑降低成本陶土、石英粉、云母粉、硅藻土提高电导率金粉、银粉、镍粉、导电炭黑提高阻燃性三氧化二锑、氢氧化铝粉末、硼酸锌粉提高导磁性能羧基铁粉调节密度空心玻璃微珠粉、空心陶瓷微球提高耐电弧性能瓷粉提高吸水性生石灰、膨润土改善触变性气相白炭黑、膨润土、高岭土耐核辐射石墨粉降低收缩率石英粉、立德粉、瓷粉改善耐盐雾性能铬酸锌改善耐热性能云母粉、三氧化二硼粉、石棉粉、铝粉提高润滑性能石墨粉、滑石粉、石英粉、二硫化钼1防腐型鳞片胶泥采用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、环氧呋喃树脂等为胶泥粘结树脂，辅以耐腐蚀鳞片状的填充料（以玻璃鳞片为主）制成的胶泥基本都属于防腐型鳞片胶泥。其中使用最多的乙烯基酯树脂防腐鳞片胶泥请参见前文节介绍。具体每种胶泥的耐腐蚀性能和采用的树脂有关，请参见具体每种树脂的耐腐蚀性能，也可参见“第28章 砖板衬里防腐”的胶泥章节介绍，在此不详述。填料与性能作用关系及选择见表1和表2。2阻燃型和不燃型鳞片胶泥阻燃型鳞片胶泥指的是以阻燃乙烯基酯树脂树脂与玻璃鳞片及其它功能性助剂等调配而成的胶泥，兼具阻燃（调整配方可达UL-94标准的V0级阻燃性能、氧指数不低于32）和防腐双重效果。阻燃乙烯基树脂采用耐化学介质腐蚀的溴化阻燃树脂，也叫反应型阻燃乙烯基树脂。填料在玻璃鳞片之外还可以选择三氧化二锑等阻燃填充料辅助。填料与性能作用关系及选择见表1和表2。特别指出的是阻燃型鳞片胶泥指的是固化后有阻燃效果，并不是指胶泥在固化前也具有阻燃效果。固化前的胶泥，含有大量的有机物成份，属于第3.3类易燃危险品。不燃型防腐胶泥指的是以不能燃烧的液态无机树脂或者成份与玻璃鳞片、石墨粉等填充料调配而成的胶泥。因为全部成分为无机物，所以不仅是固化后具有不燃的效果，在施工固化前，胶泥A组分也不能燃烧。这大大降低了发给氟施工现场交叉违规作业时电焊火星导致火灾危险和事故的概率。但这类不燃型防腐胶泥在目前现场防腐蚀使用也存在很大缺陷，那就是粘结性能和致密性都不足，防腐蚀性能也不足。3耐磨防腐型鳞片胶泥当普通鳞片胶泥的耐磨性能不足以满足使用工况或具体工艺段的耐磨要求时，就会需要既具有防腐性能，又具有耐磨效果的耐磨防腐型鳞片胶泥。比如在脱硫塔的喷淋冲刷部位。提高耐磨效果，往往是在防腐胶泥配方中添加无机耐磨骨料或粉料，如碳化硅、刚玉、陶瓷粉、陶瓷颗粒、氮化硅、金属鳞片等硬度较高的耐磨无机或金属填充料（填料与性能作用关系及选择见表1和表2）。引入玻璃鳞片的同时，引入这些磨无机或金属填充料，降低固化后衬里层线性膨胀系数，做到更佳接近基材。在实际制作过程中利用复合玻璃钢的方案，选择性使用耐腐蚀耐温树脂，可以做到非常好的耐磨耐腐，耐温冲击的效果。该领域的特殊特种耐磨胶泥，多用于金属泵叶轮、金属风机叶轮、金属搅拌器叶轮、金属搅拌杆、反应釜/器、机械设备等的修复，也可直接用于耐磨设备的内衬，如德国的Duchting泵、德复康泵及设备等。目前国内外涂料、镀层、衬里的耐磨性试验，方法多样，各具特色。尽管对于上述各种试验方法及其应用性能的评价人们在认识上不尽相同，但就多项检测手段的开发和推广应用来说，仍以采用旋转磨擦橡胶轮法、落砂法和喷砂法较为普遍。①旋转磨擦橡胶轮法(Taber试验)标准：《色漆和清漆 测定耐磨损 第2部分：旋转研磨橡胶轮的方法》ISO 7784-2-2016、《色漆和清漆 耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》GB/T 1768-2006。在旋转盘转速为60r/min、加压臂承载一定负荷的规定试验条件下，采用嵌有金刚砂磨料的硬质橡胶磨擦轮磨耗涂层表面，其耐磨性可分别以经规定研磨转数研磨后涂层质量损耗(失重法)的平均值，或者以磨损某一厚度涂层所需的平均研磨转数(转数法)这两种方法表示与评价。二者相比较，失重法对试样的称重精度要求严格，但它不受涂层厚薄的影响；而转数法测定时直观方便，不需称重，但对涂层研磨厚度的测量要求甚严。旋转磨擦橡胶轮法可广泛用于涂层、镀层和金属、非金属材料的耐磨性试验，但是用作研磨的橡胶砂轮需要经常修整和适时更新。②落砂冲刷试验法标准：《用落砂磨蚀法测定有机涂层耐磨性的标准试验方法》ASTM D968-2005(2010)、《涂料耐磨性测定 落砂法》GB/T 23988-2009 。采用规定产地的天然石英砂作磨料，通过试验器导管从一定高度自由落下，冲刷试样表面，以磨损规定面积的单位厚度涂层所消耗磨料的体积(L)，并通过计算耐磨系数来评价涂层的耐磨性。采用这种试验方法，天然砂磨料的选择将对试验结果产生直接影响，因此对砂粒的硬度、粒度和几何形状要求严格，要求符合《水泥强度试验用标准砂》GB 178-1997的规定，但由于所用天然砂磨料的粒度不同，因而同样流出体积为2L磨料的流速成并不相同，所以规定也不一样。③喷砂冲击试验法标准：鼓风磨蚀试验测定有机涂料耐磨性能试验方法》ASTM D658-1991。通过调节气泵输出压力，使试验器喷管处的空气流速为0.07m3/min，以保证每分钟平均喷出(44±1)g的金刚砂束冲击涂层，并以磨损规定面积的单位厚度涂层所消耗磨料的质量(g)，通过计算其耐磨系数来评价涂层的耐磨性。因此必须按标准规定选用粒度范围为75µm～90µm的碳化硅作磨料，而气源输出压力和磨料的均一喷速成为影响试验结果的决定因素。④往复运运磨耗试验法标准：《铝和铝合金的阳极化.阳极氧化镀层的耐磨性测量》ISO 8251-2011、《铝及铝合金阳极氧化阳极氧化膜》GB8013-2018在规定的试验条件下，使涂镀层与胶接在磨擦轮外缘上的研磨砂纸作平面往复运动，每双行程后磨擦轮转动一小角度(0.9o)，经规定的若干次研磨后，以涂层厚度(µm)或涂层质量(mg)的减少，并通过计算其磨损阻力评价涂层的耐磨性。4不锈钢鳞片耐磨胶泥金属鳞片里面使用最多的是不锈钢鳞片，硬度、线膨胀系数都是所有耐磨材料里面最佳的，但缺点是密度太大，容易沉降，因此需要高触变的膏状胶泥材料才适用选择这类不锈钢鳞片作为耐磨填充物质。添加不锈钢鳞片的鳞片胶泥或胶泥，最终的衬里层的硬度强度提高很大，衬里层的线性膨胀系数更加接近无机或金属基材，也能从另一个侧面来改善涂层的耐温骤变耐应力变化不足容易脱落的问题。目前市面上大连顾德防腐工程有限公司的杂化防腐材料，尽管采用的是环硅类聚合物为有机材料份，但里面添加的鳞片就属于金属鳞片类材料，可以划分到这一大类的改性方法中来。5柔性鳞片胶泥现有很多胶泥，典型的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的最大劣势就是“刚性有余、韧性不足”，出现事故相当部分原因是因为胶泥的柔性不足。改善现有商品级鳞片胶泥的柔性一直科研工作者和广大制造商的技术人员努力和研究的课题。在不改变主体粘结剂树脂的前提下，增加胶泥柔性的出发点有以下。(a) 添加热塑性高分子塑料粉末或液态饱和聚酯等其他低收缩助剂降低整体鳞片胶泥衬里的收缩。添加热塑性高分子塑料的粉末，比如PET、PP、PE、ABS这些高分子材料，在胶泥中起到低收缩剂的作用，降低收缩的同时，提高了整个胶泥涂层的韧性，从另一个侧面来改善涂层的耐温骤变耐应力变化不足容易脱落的问题。一些原来做涂料的现在也做VER玻璃鳞片胶泥的厂家正在朝这个方向努力，并且已经市场化，笔者已经见过这方面的厂家工程师。百慕新材料技术工程股份有限公司的乙烯基酯树脂鳞片胶泥就属于这一类，有兴趣的读者也可以向百慕新材咨询。为制造方便，也有人将复合材料领域的低收缩剂引入到柔性胶泥领域，如聚苯乙烯低收缩剂、饱和聚酯低收缩剂、聚醋酸乙烯酯低收缩剂等，也可起到降低胶泥的收缩，侧面提高衬里层的柔性效果。(b) 添加柔性有机纤维，如聚酯纤维、尼龙纤维、Kevlar芳纶纤维等。添加柔性有机纤维。目前这类鳞片涂料内衬在国内还极少出现，在国外已经有了，比较有代表性的是美国的萨维真公司的产品。其原理是利用有机纤维，如PET、PP、PA等热塑性材料纤维，制成鳞片状，再和玻璃鳞片混合使用，再采用树脂作为粘结剂材料，制成柔性鳞片内衬材料。有机纤维要求切成短丝（1mm～5mm），便于最终的喷涂和镘涂。喷涂的柔性纤维改性玻璃鳞片胶泥涂料，在国内还没有厂家做，目前只有美国的萨维真、宾高德、日本富士化工的生产的柔性玻璃鳞片胶泥涂料可适用于喷涂，其它厂家的柔性玻璃鳞片胶泥涂料目前还只能适用于镘涂。该改性方法的优点在于：将整个鳞片内衬由刚性材料往柔性材料内衬方向引导，改变了原来整个内衬层的韧性不足、受应力应变不足、容易脱落的最大缺陷。这类改性方法的难点在于：①有机纤维的选择，不同的有机纤维的耐热、和树脂的含浸性能不一样，这些都对有机纤维的选择增加了难度；②有机纤维鳞片在树脂中的团聚，也是较难克服的一点；③将柔性内衬制成利于喷涂的材料，更是不易；④施工难度较大；⑤成本高。(c) 添加空心玻璃微珠球(/粉)。高性能空心玻璃微珠，密度0.20g/cm3～0.60g/cm3，粒径在2µm～130µm之间，具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、流动性好的特点。加入空心玻璃微珠之后，能降低树脂混合物的黏度和内应力，固化后在衬里层里面起到支撑蓬松效果，降低衬里层的收缩和曲翘，同时还可以提高衬里层的耐磨性能和强度6耐碱防腐胶泥市面上目前专用的耐碱胶泥还比较少，大多是宣称既耐酸又耐碱。耐碱胶泥不仅粘结树脂要采用耐碱性能优异的树脂，如环氧树脂、环氧呋喃树脂、聚氨酯树脂、氟硅胶树脂、MS树脂（硅烷封端聚醚的交联聚合物）。尤其是多官能度的杂环类环氧树脂为主体树脂其耐碱性更优异。采用的填充料也许要采用耐碱性能较好的填充料，如重晶石粉（硫酸钡粉）、石墨粉、铸石粉等。更多的耐碱填料与性能作用关系及选择见表1和表2。7耐氢氟酸型防腐胶泥市面上目前专用的耐氢氟酸以及含氟介质的防腐胶泥，已经商品化了，但需要找制造商定制化生产。耐酸树脂可选择余地很大，如乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、环氧呋喃树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等。不要选择碳酸钙、石英粉，采用的填充料需要在耐酸基础上避开含二氧化硅成份的填充料，如重晶石粉（硫酸钡粉）、石墨粉、石墨鳞片等。更多的耐酸且不含二氧化硅的填料与性能作用关系及选择见表1和表2。8导热防腐胶泥导热防腐胶泥，是以导热材料和粘结树脂作为主体材料，通过合适的加工工艺制成的胶状物。市面上目前专用的导热防腐胶泥，已经商品化了，但需要找制造商定制化生产。防腐粘结剂可选择余地很大，如乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、环氧呋喃树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、水玻璃硅酸盐等。也可选用聚氯乙烯PVC改性的硫磺无机材料作为粘结剂。采用导热的填充料如金属粉末、炭黑、石墨、石棉、石英等。导热填料与性能作用关系及选择见表1和表2。导热胶泥广泛应用于腐蚀环境下工业伴热和换热领域的强化传热材料。在石油化工等生产过程中许多设备和管线外部要采用蛇管或伴管加热或致冷，这都是导热防腐胶泥的用武之地。9沥青防水防腐胶泥市面上目前专用的防水且防腐的胶泥，沥青胶泥是首选。沥青胶泥外观呈黑色糊状，氧指数大于30%，在底漆的配合下具有良好的粘结性能，最大优势是耐酸耐碱的同时具有极佳防水效果，抗冻性极佳，拉伸强度高，耐撕裂程度极佳，通过调整配方可在-40℃~95℃范围长期使用。沥青胶泥适用于：地下工程项目砼基础的底部、侧面、背面、基坑、地下室的防腐防水工程；水泥基建筑物，基坑、地基、地面、桥墩、铁路、港口、码头、煤矿、油田钻探的防腐防水工程；地槽、水塔、水池、冷却塔、污水池、食用清水池的防腐防水工程；新旧民用建筑物、屋顶、卫生间、天沟、阳台、外墙、地下室、仓库、隧道的防腐防水及各种桥梁灌缝和各种伸缩缝的浇灌；各种金属管道、钢筋、混凝土防腐工程，能防止钢筋锈蚀、延长混凝土的使用寿命。沥青胶泥种类：(a)加温型和不加温型(溶剂型)，两种相比沥青胶泥溶剂型开桶即用施工方便，更加环保；(b)溶剂型沥青胶泥，又分为厚浆型，和薄浆型，厚浆型适用于2mm以上，薄浆型适用于0.3mm～2mm。影响沥青胶泥性能的主要因素：(a)塑化剂PVC掺入量影响：沥青胶泥的塑性、抗拉强度、耐热性能随PVC掺入量的增加而逐渐增大，胶泥粘结强度、胶泥的柔性和延伸率随PVC掺入量的增加而下降；(b)温度影响：脱水温度过高会降低塑性，造成胶泥老化；太低会使脱水不完全，制成的胶泥易结胶，不易从反应器中流出；初始混合塑化温度不得高于90℃以免结块，不得高于140℃以免PVC降解；(c)操作的影响：温度控制要严格，以免因脱水不完全或塑化不安全而影响胶泥质量；混料时要缓慢加入，并不停搅拌，使之塑化均匀；加热时要慢慢升温；沥青脱水必须安全；(d)沥青型号选择的影响：选择石油沥青和煤焦油沥青时应根据其型号调整配比，某些成分不足时，需在混合沥青中适当补充添加。10隔热防腐胶泥、绝缘防腐胶泥、导电防腐胶泥市面上目前专用的隔热、绝缘、导电的防腐胶泥，已经商品化了，但需要找制造商定制化生产。耐腐蚀粘结剂可选择余地很大，如乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、环氧呋喃树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、水玻璃硅酸盐等。采用的隔热填充料、导电填充料、绝缘填充料需要在耐腐蚀基础上具备这些功能，填料与性能作用关系及选择见表1和表2。11“易邦特”、“锐思拓”、“福世蓝”等防腐特种工业修补胶泥有机类树脂千变万化，如乙烯基酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚砜树脂等；填充料也是千变万化，如瓷粉、石墨粉、玻璃鳞片等；当针对特殊应用场合采用针对性粘结树脂和针对性填充料，以适当的方式混合在一起，就可得到一些具有特殊功能的特种工业修补胶泥材料。这方面的先驱是西方一些公司，如英国的Belzona®(贝尔佐纳)、美国的1st line®(福世蓝)、德国的Devcon®(得复康)。国内在这方面近五到十年快速发展，也成就了像“易邦特”、“锐思拓”、“高必德”这些民族品牌。有关特种工业防腐修复领域，是一个很大很复杂的特种高附加值领域，本书会单独拿出来章节进行详细介绍和列举案例，请参见“第64章 特种工业防腐修复”。本节仅简要介绍。特种工业防腐修复胶泥、厚浆涂料、膏状物、弹性体胶都属于这一范畴。这类产品一般根据下游应用场合分六大类：(a)金属基材系列：主要用于各种机械磨损的修复，可进行车削加工；(b)陶瓷基材系列：主要用于设备腐蚀、汽蚀、磨蚀等缺陷的修复和防护，可进行磨削加工；(c)橡胶基材系列：主要用于修补和重建各种橡胶构件；(d)防腐系列：主要用于设备的防腐蚀保护；(e)混凝土基材系列：主要用于修补和重建混凝土基体；(f)搪玻璃基材系列：主要用于搪玻璃的修复和防护。这类产品一般根据下游用途分十大类：(a)耐高温类产品：主要用于运行温度较高的工况；(b)耐磨损类产品：主要用于以磨蚀、汽蚀、冲蚀等缺陷为主的工况；(c)耐强酸腐蚀类产品：主要用于以强酸等强腐蚀运行介质的工况；(d)金属车加工类产品：主要用于有车削加工要求的工况；(e)混凝土修复类产品：主要用于混凝土基体的修补和重建；(f)橡胶修复类产品：主要用于各种橡胶构件的修补和重建；(g)水下修复类产品：主要用于水下和潮湿环境的工况；(h)节能增效类产品：主要用于水泵的节能增效；(i)饮用水接触类产品：主要用于与饮用水或除盐水接触的工况；(j)快速修复类产品：主要用于堵漏或工艺要求需快速修复的工况。特种工业防腐修复胶泥、厚浆涂料、膏状物、弹性体胶广泛应用于石油天然气行业、电力行业、水和废水处理行业、船舶行业、化工行业、纸浆和造纸行业、食品行业、水泵节能、水利灌溉、矿山冶金等行业。我们熟知的典型应用有：(a)循泵导流体修复防腐；(b)脱硫吸收塔修复防腐；(c)斜板澄清器修复防腐；(d)吸收塔母管分支管修复防腐；(e)搅拌箱修复防腐；(f)活性炭滤水池修复防腐；(g)水轮机修复防腐；(h)水泵修复防腐；(i)叶轮修复；(j)传送带修复防腐；(k)人孔门法兰面修复防腐。

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