1、防腐蚀工程的材料,华东理工大学华昌聚合物有限公司,防腐蚀材料分类,耐腐蚀材料主要分为金属耐蚀材料和非金属耐蚀材料 （一）耐蚀金属材料（包括：不锈钢、合金、特种金属等） 金属材料在服役过程中可能遇到的腐蚀环境类型非常复杂，影响腐蚀过程的条件和因素往往各不相同，腐蚀形式也多有变化。 纯金属耐腐蚀的原因有以下三个方面：一是由于自身的热力学稳定性而耐蚀；二是由于钝化而耐蚀；三是由于形成有保护作用的腐蚀产物膜而耐蚀。工程材料绝大多数是合金，合金的耐蚀性仍然决定于上述三方面的因素。,耐蚀非金属防腐蚀材料,1）有机材料 合成树脂：酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、复合树脂 2）塑料 A：通用塑料
2、；B：工程塑料；C：特种塑料：耐高温塑料，氟塑料，塑料合金。 3） 橡胶 4） 无机材料：A陶瓷，B铸石，C水泥，D碳、石墨材料，E耐酸石材 5） 复合材料：玻璃钢FRP、涂料,（1）、有机材料,合成树脂：合成树脂是通过各种单体，经过聚合反应（或缩聚反应）而最终得到高聚物的过程。目前世界上生产的树脂品种繁多，其中最重要的约有50-60余种。合成树脂可用于制作塑料、涂料、黏合剂、合成纤维等，应用广泛。作为防腐用的合成树脂首先必须具备的耐热性和较好的物理、机械性能；并且要求施工简单、方便，有良好的工艺性能等。目前能满足以上要求的树脂并不多，在在化学介质中的稳定性能，另外要具有较高防腐蚀工程应用的树
3、脂品种中，主要有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、复合树脂等。,酚醛树脂是以酚类及醛类化合物为原料，在催化剂存在的条件下缩合而得到的一类树脂统称。按分子结构分为一阶热固性酚醛和二阶热塑性酚醛。 环氧树脂是含有环氧基的高分子聚合物的总称。其分子结构中含有两个或两个以上的环氧基团。 环氧基团是由环氧氯丙烷与含有活泼氢原子的化合物如多元酚、多元醇、多元胺、多元酸等缩合而制得。防腐蚀用的环氧树脂是通过双酚A与环氧氯丙烷在碱性介质中缩聚而成的热塑性线型环氧树脂。,不饱和聚酯树脂是由二元或多元羧酸和二元或多元醇经缩聚反应而生成的树脂。其分子结构中含有非芳香族的不饱和键。按使用性能可分为通用树脂
4、、耐化学腐蚀树脂、阻燃树脂、人造大理石树脂、玛瑙树脂、胶衣树脂等。 呋喃树脂是对分子结构中含有呋喃环的一类合成树脂的统称。具有突出的耐碱、耐酸、耐溶剂和耐热等优良性能。主要分糠醛系呋喃树脂和糠醇系呋喃树脂。 复合树脂是两种或两种以上的单一树脂经过简单复合或改性而成的。如甲基丙烯酸环氧树脂、双酚A型聚酯树脂。,A、环氧树脂,合成：由二酚基丙烷（简称双酚A）和环氧氯丙烷，在NaOH存在下聚合生成。环氧树脂反应通式如下：,环氧树脂的性能,高度的粘结力（含有高极性的醚基-O-、羟基-OH、环氧基 (能与多种固体物质表面的游离键反应形成化学键)） 固化收缩率低 良好的耐热性能 良好的工艺性能 良好的耐蚀
5、性能,环氧树脂的用途,涂料（防腐蚀涂料、船舶涂料、汽车涂料等等） 电绝缘材料（半导体包封材料、印刷线路基板材料等） 玻璃钢（高压贮罐、风机叶片等） 胶黏剂 土木建筑等,环氧树脂的固化剂,脂肪族胺类（最为常用，乙二胺等） 芳香胺固化剂（如间苯二胺、间苯二甲胺等） 叔胺固化剂(属催化型，如三乙胺、三乙醇胺等) 改性胺固化剂(如T31等) 其他固化剂（如酸酐类固化剂、高分子固化剂等）,环氧树脂的其他辅助材料,稀释剂非活性稀释剂：仅起溶剂作用；常用的有乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等活性稀释剂：参与树脂的固化反应；常用的有环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚等 增塑剂和增韧剂：增加树脂的可塑性（如 二甲酯、二丁酯
6、等），改善制品的韧性，提高其抗冲、抗弯性能（如聚硫橡胶等）。,B 酚醛树脂,合成：由酚类化合物（苯酚、甲酚和二甲酚）和醛类化合物经缩聚反应制备，可分为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两种 热固性酚醛树脂性能：1、良好的工艺性能；2、良好的耐蚀性能（能耐所有的非强氧化性的酸），但不耐碱；3、其他性能，如耐热性；4、弱点：固化收缩大、脆性大、延伸率低 用途：浸渍石墨制品、酚醛胶泥、与其他树脂复配使用,电绝缘材料等,改性酚醛树脂,聚乙烯醇缩醛改性的酚醛树脂：典型代表为镁酚醛树脂；适合模压成型，机械强度高、电绝缘性能和耐热性能好 硼改性酚醛树脂：改善酚醛树脂的脆性和吸水性，提高FRP制品的机械强度和耐热
7、性 环氧树脂改性的酚醛树脂：提高粘结性能、降低收缩、改善韧性和耐碱性 二甲苯改性的酚醛树脂：即二甲苯甲醛树脂，吸水率低、耐碱性好、韧性和机械强度高；主要用于层压和模压的FRP制品。,酚醛树脂的固化剂,对甲苯磺酰氯：溶于酒精或丙酮后使用 苯磺酰氯 硫酸乙酯：98%的硫酸：无水乙醇=1：2(重量比) 石油磺酸：直馏汽油经磺化反应而得 NL型固化剂：南化公司研制，强酸性复合固化剂,C 有机材料之呋喃树脂,合成： 糠酮树脂：糠醛和丙酮缩聚生成 糠醇树脂：由糠醇缩聚生成 性能： 耐蚀性能：耐酸、耐碱、耐氧化性介质、耐有机溶剂 耐热性能：耐热可达180-200 稳定性能：常温存储可达两年，且粘度不发生变化
8、 阻燃性能：自身阻燃效果好，燃烧时发烟少 机械性能：经改进和后处理能达到不饱和树脂的力学性能 弱点：固化周期长需后处理；颜色为黑色；工艺性能差 用途：防腐蚀工程、浸渍石墨块材、复合其他树脂等,呋喃树脂的固化剂,与酚醛树脂的固化剂相同，固化剂的酸性要求更大。 呋喃砂浆、呋喃混凝土的固化剂一般拌入骨料中间，使用非常方便 呋喃树脂（糠醇呋喃）的稀释剂一般采用糠醛。,D 有机材料之 不饱和聚酯树脂,合成：一般由不饱和二元酸、饱和二元酸和二元醇缩聚，经交联剂苯乙烯稀释而成 性能 1、工艺性能优良 2、固化后的树脂综合性能好 3、品种多，适应面广 4、价格低廉 缺点：固化收缩大、贮存时间短、施工有一定的气
9、味,不饱和聚酯树脂的种类,邻苯型不饱和聚酯树脂：如189、191、196、9608、9709等 间苯型不饱和聚酯数值：如199、9406、9407等 对苯型不饱和聚酯树脂：如9503 双酚A型不饱和聚酯数值：如197、3301、323等 乙烯基酯不饱和聚酯树脂：如MFE 二甲苯型不饱和聚酯树脂：如X41、X42,邻苯型不饱和聚酯树脂,此类树脂的耐腐蚀性能一般，对非氧化性的稀酸、盐及某些极性溶剂是稳定的，但热酸和热碱能使树脂水解，对酮、氯化烃类、苯和二硫化碳等均不耐蚀。 此类树脂多用于腐蚀性不太强和温度要求不高的环境，如：制作凉水塔、贮槽及各种设备和管道的外壳、船身、浴缸、FRP的门窗、瓦楞板等
10、,间苯型不饱和聚酯树脂,耐蚀性能优于邻苯型不饱和聚酯树脂 耐温性好（可耐120） 机械强度良好 电绝缘性能好 平常多用于耐蚀、耐温的FRP设备的结构层或外壳 树脂价格偏高,对苯型不饱和聚酯树脂是性能介于邻苯型和间苯型不饱和聚酯树脂之间的一类树脂，价格适中，正在逐步取代间苯型不饱和聚酯树脂，代表性产品是华东理工大学华昌聚合物研制的9503树脂,有机合成防腐蚀材料之 不饱和聚酯树脂-双酚A树脂,合成：由D-33二元醇（双酚A同环氧丙烷或环氧乙烷反应生成的两端具有醇羟基的二元醇）代替常用的二元醇生成的一种高耐蚀性的不饱和聚酯 性能： 1、耐蚀性优良，耐酸、耐碱 2、耐温性（可耐100） 3、较好的综
11、合机械性能 用途：主要用于耐蚀FRP和防腐蚀工程等领域 正在逐步被乙烯基酯树脂所取代,有机合成防腐蚀材料之 不饱和聚酯树脂-乙烯基酯树脂,合成:由环氧树脂和含烯键的不饱和一元酸加成聚合而成 性能： 1、优异的耐腐蚀性能 2、良好的粘结性能和机械强度 3、优异的工艺性能 4、优良的耐温性 5、品种多，可以根据使用要求调整合成工艺,乙烯基酯树脂的品种,环氧甲基丙烯酸乙烯基酯树脂 如：MFE、411、922、806、901、430等 环氧丙烯酸乙烯基酯树脂 如：3200、3202 异氰酸酯改性的乙烯基酯树脂 如：3201 酚醛环氧甲基丙烯酸乙烯基酯树脂 如：W2-3、470、590、630、907
12、酚醛环氧丙烯酸乙烯基酯树脂 如：W2-1 乙烯基酯胶衣树脂,乙烯基酯树脂的应用,高耐温、耐蚀性防腐蚀材料，大量用于化工行业、有色冶金行业、石油化工行业、耐蚀性玻璃钢行业、烟气脱硫等领域 优良的工艺性能，与玻璃纤维浸润性能优良，同时可以采用紫外线或电子束等光固化工艺 代表了不饱和聚酯树脂未来的发展方向 高档胶衣 制作鳞片涂料、鳞片胶泥和特种粘结剂,有机合成防腐蚀材料之 不饱和聚酯树脂-二甲苯树脂,合成：以二甲苯甲醛树脂为原料，部分代替常用的二元醇聚合而成 性能： 1、耐蚀性，耐酸、碱、盐性能优良 2、耐温性，可耐80. 3、优良的综合物理、机械性能，固化收缩低 4、良好的工艺性能，表面固化效果好
13、,二甲苯树脂的品种和用途,品种：如2608、X41、X42、902-A3等，此类产品均由华东理工大学华昌聚合物提供 用途： 1、耐蚀玻璃钢设备和防腐蚀工程 2、制作耐蚀砂浆、胶泥、勾缝灌浆料 3、电器绝缘浇铸料、灌封料和模压料 4、由于价廉物美，部分代替双酚A树脂使用,不饱和聚酯树脂的固化,固化的三个阶段 凝胶：从粘流态到无流动性有弹性的半固态 定型：从凝胶到具有一定硬度和固定形状， 脱模无形变 熟化：具有稳定的化学、物理性能，达到较高的固化度,不饱和聚酯树脂的引发剂,引发剂的技术指标 活性氧含量：又称有效氧含量，代表有机过氧化物的纯度。由于有机过氧化物的不稳定性，通常与惰性稀释剂混合配制。
14、临界温度：过氧化物受热分解形成自由基时所需的最低温度 半衰期：在一定温度条件下，有机过氧化物分解一半所需要的时间 常用的引发剂： 过氧化甲乙酮二甲酯(活性氧8.9-9.1%，比例1:1) 过氧化二苯甲酰二丁酯糊（活性氧3.2-3.3%，比例1:1 ） 过氧化环己酮二丁酯糊（活性氧5.5%，比例1:1 ）,不饱和聚酯树脂的促进剂,定义：能促使引发剂降低引发温度的还原剂称为促进剂，引发剂-促进剂常称引发系统 常用的促进剂 钴盐的苯乙烯液（钴含量0.6%，常温下为紫色液体） 二甲基苯胺苯乙烯液（比例为1:9的棕色透明液体）,不饱和聚酯树脂引发体系 使用注意事项,引发剂与促进剂必须配合使用，通常MEK
15、P与钴盐配合；糊与二甲基苯胺配合 引化剂是强氧化剂，必须不见光阴凉保存 引发剂和促进剂绝对不能直接混合，以免引起爆炸 引发剂与促进剂的用量应根据应用的实际情况和应用环境条件进行调整，通常引发剂用量为树脂重量的2-4%，促进剂用量为1-2%。,不饱和聚酯树脂的其他辅料,稀释剂 触变剂 色浆（颜料） 阻燃剂 增韧剂和增塑剂 其他,有机防腐蚀材料之合成树脂涂料,防腐蚀涂料的防护原理 屏蔽作用：将腐蚀介质与防护基体隔离 钝化缓蚀作用：涂层中的颜料和助剂与防护基体发生一定的化学反应，形成保护膜。此保护膜使金属表面的电极电位升高，起到钝化金属的作用。 电化学保护作用：利用电化学阴极保护的原理，在涂层加入大
16、量的金属粉，如：锌粉，作为牺牲阳极去保护作为阴极的金属基体 其他作用：用来提高防护基体的某些性能。如：水泥的防渗涂层、橡皮的防老化涂层、金属的耐磨涂层等,防腐蚀涂料的性能要求,对腐蚀介质的良好的稳定性（物理和化学两方面的稳定性） 良好的抗渗透性能 涂层具有良好的机械强度 具有优良的电绝缘性能 经济上的合理性,防腐蚀涂料之底涂料,磷化底涂：又称録蚀底涂或洗涤底涂，属预备底涂，非直接底涂料，增加底涂料的附着力和防锈能力，成膜物通常为聚乙烯醇缩丁醛树脂 富锌底涂料：可分为有机和无机两种，有机富锌底涂料如：环氧富锌、环氧富铝（锌）等；无机富锌底涂料（成膜物为水玻璃、硅酸乙酯、磷酸盐等）如：硅酸乙酯富锌
17、底涂 带锈底涂料：分为稳定型带锈底涂、渗透型带锈底涂、转化型带锈底涂,环氧树脂防腐蚀涂料,以环氧树脂为主要成膜物的一类涂料的统称 特性：优异的附着力；良好的耐蚀性；良好的机械性能；高度的稳定性；绝缘性能好 种类：胺固化环氧涂料、聚酰胺固化环氧涂料、胺加成物固化环氧涂料；环氧粉末涂料；环氧改性涂料等 用途：底涂料；防腐蚀面涂料；环氧云铁中间涂料；大量用于石油化工行业；海洋工程行业；航空航天领域等,橡胶类防腐蚀涂料,以天然橡胶或合成橡胶为主要成膜物质的涂料，包括氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯树脂涂料、丁苯橡胶涂料、聚硫橡胶涂料、氯丁橡胶涂料、氟橡胶涂料等 特点：防腐蚀、韧性、耐老化、防霉菌、耐温、抗冲
18、击、耐磨等 用途：石油行业、化工行业、煤焦化、造船行业、码头、集装箱外防腐蚀涂装工程,乙烯类树脂防腐蚀涂料,以乙烯类树脂为主要成膜物质的一类涂料，包括过氯乙烯涂料、高氯化聚乙烯涂料、氯醋共聚涂料、氯-偏树脂涂料等 特点：耐蚀、抗紫外线、附着力好、工艺性能优良。正逐步取代橡胶类涂料 用途：类似与橡胶类涂料，综合性能优于橡胶类涂料。,不饱和树脂类防腐蚀涂料,以不饱和树脂为主要成膜物的一类涂料 品种：醇酸涂料、乙烯基酯树脂涂料等 性能与用途：性能与其主要的成膜物类似，主要应用于化工、冶金、化纤等重防腐蚀领域。,聚氨酯防腐蚀涂料,以聚氨基甲酸酯为主要成膜物的涂料 性能：耐腐蚀性、耐油性、耐磨性和韧性优
19、良；附着力强，最高耐温可达155 用途：在防腐蚀工程领域多与其他涂料或树脂复合使用。大量用于地面涂料、户外钢结构（如：桥梁），经过改性的聚氨酯涂料用途及其广泛。涂料重点开发的品种,有机硅涂料,有机硅树脂通常用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷单体经缩聚反应而得。由环氧树脂、醇酸树脂及其他树脂改性后，加入颜料、填料、固化剂等，形成有机硅耐高温防腐蚀涂料。 性能与用途：耐温（经特殊处理后可耐900）；耐轻度气相腐蚀；耐温变。主要用于金属冶炼、石化等行业,氟碳涂料,以氟树脂为主要成膜物质的一类涂料。可以制备成为固体粉末涂料。氟碳树脂主要有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等 性能与用途：优异的化学稳定性、耐有机溶剂性、耐
20、温性、耐候性；主要用于磷酸工业、精细化工、化肥工业等领域，目前民用建筑领域也有较快的发展。代表了未来高品质涂料的发展方向,（2）塑料,塑料是以合成或天然树脂作为主要成分，一般含有添加剂，在一定条件下（如温度、压力等）加工成型材（如板、管、棒、薄膜）或制品（如泵、阀等）。塑料的性能主要决定于主体成分聚合物的性质，聚合物相对分子质量大小、分布以及空间构型是影响塑料性能的主要因素。,主要分类如下： 通用塑料：聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、酚醛塑料PF。产量大、用途广、成型性好、价廉。 工程塑料：聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、ABS塑料、聚酰胺PA、氯化聚醚、环氧塑料EP、呋喃塑
21、料。能承受一定外力作用，有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以用作工程结构材料。,特种塑料 耐高温塑料：聚砜PSU、聚酰亚胺PI、聚芳烃、聚苯硫醚PPS、有机硅。具有特殊功能，可应用于特殊要求的场合，如耐高温200，润滑，不粘等。 氟塑料：聚三氟氯乙烯PCTFE、聚四氟乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯FEP、聚偏二氟乙烯PVDF。特点与耐高温塑料相同。 塑料合金： PVC/橡胶、 PVC/PEC、PVC/ABS、PE/PEC、PE/PP。作为塑料使用的高分子共混聚合物，比单一塑料在性能上有更大的优越性。,（3）、橡胶,橡胶具有良好的物理机械性能和耐腐蚀性能，可以做金属设备
22、的衬里或复合材料衬里中的防渗层。它是一种有机高分子材料，在较宽的温度范围内具有高弹性，在较小的应力作用下就产生较大的弹性变形（200%-1000%）；具有良好的抗撕裂、耐疲劳性，在使用中经多次的弯曲、拉伸、剪切、压缩均不受损伤；具有不透气、不透水、耐酸碱和绝缘等特性。按照原料来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类（氯化橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、乙丙橡胶、聚丁二烯橡胶、丙烯酸酯橡胶）；按照使用性能和环境又可分为通用橡胶和特种橡胶。,（4）、无机材料,1、陶瓷：人们常将固体无机材料统称为陶瓷，指陶瓷器。传统陶瓷是指所有黏土和其他无机非金属矿物为主要原料，经过粉碎、成型、焙
23、烧等工艺过程所制得的各种制品，是陶瓷、炻器、瓷器等黏土制品的统称。主要原料是硅酸盐产物。广义的陶瓷概念是指用陶瓷的工艺方法生产的无机非金属材料。如用氧化物、氟化物、硼化物、碳化物或其他无机非金属材料制成的成品，都属于广义陶瓷。,2、铸石 3、水泥 4、碳、石墨材料 5、耐酸石材 耐酸耐温砖、人造铸石、天然石材 天然石材对无机酸及其盐类有良好的耐蚀性，价格低于耐酸陶瓷及耐酸瓷砖，机械性能也好于耐酸瓷砖。有色湿法防腐工程中广为应用的是花岗岩石材。,非金属防腐蚀材料,花岗岩（天然的） 耐酸砖（耐酸瓷板、耐酸瓷砖、耐酸耐温砖） 碳砖（浸渍碳砖、非浸渍碳砖） 玻璃纤维（布、毡、纱） 有机纤维（涤纶纤维、丙纶纤维等） 石英砂、粉 重晶石砂、粉 碳粉 其他（如：沥青、硫磺、聚合物胶乳等）,水玻璃类防腐蚀材料,包括：硅酸钠（泡花碱）、硅酸钾、硅酸锂（多用于涂料） 技术指标：密度（密度大，固体含量高，水分含量低，1.40-1.43g/cm3）;模数（Sio2/Na20,一般要求大于2.6） 用途：制备耐酸胶泥、砂浆、混凝土（硫酸工业、硝酸工业应用比较普遍）,
