氟橡胶的应用有哪些方面
由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点,已应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。
典型应用
氟橡胶密封件,用于发动机的密封时,可在200℃~250℃下长期工作,在300℃下短期工作,其工作寿命可与发动机返修寿命相同,达1000~5000飞行小时(时间5~10年);用于化学工业时,可密封无机酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的浓盐酸,30%的硝酸),有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其它有机物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等);用于深井采油时,可承受149℃和420个大气压的苛刻工作条件;用于过热蒸汽密封件时,可在160~170℃的蒸汽介质中长期工作。在单晶硅的生产中,常用氟橡胶密封件以密封高温(300℃)下的特殊介质—三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的盐酸等。
在高真空应用方面,当飞行高度在200~300Km时,气压为133×10-6 Pa(10-6mmHg),氯丁橡胶,丁橡胶、丁基橡胶均可应用;当飞行高度超过643Km时,气压将下降为133×10-7Pa(10-7mmHg)以下,在这种高真空中只有氟橡胶能够应用。一般在高真空或超高真空装置系统使用前,需经过高温烘烤处理,26型、246型氟橡胶能承受200℃~250℃高温老化,因此成为高真空设备及宇宙飞行器中最主要的橡胶材料。
用氟橡胶制造的胶管适用于耐高温、耐油及耐特种介质场合,如用作飞机燃料油、液压油、合成双酯类油、高温热空气、热无机及其它特种介质(如氯化烃及其它氯化物)的输送、导引等。用氟橡胶制成的电线电缆屈挠性好,且有良好的绝缘性。氟橡胶制作的玻璃纤维胶布,能耐300℃的高温和耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后,可以制作石油化工厂耐高温、耐酸碱类储罐间的连接伸缩管(两端可有金属法兰连接),可承受高压力、高温度和介质腐蚀,并对两罐的变形伸缩起缓冲减震连接作用。尼龙布涂氟胶后制成的胶布密封袋,作为炼油厂的内浮顶贮罐用软密封件,起到密封、减少油液面的挥发损失等作用。
23型、四丙型氟橡胶主要用作耐酸、耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶主要用作防护制品和密封制品,以溶液形式作为不燃性涂料,应用于防火电子元件及纯氧中工作的部件。其溶液和液体橡胶可用喷涂、浇注等方法制造许多制品,如宇宙服、手套、管带、球等。也可用作玻璃、金属”濑性体、织物的胶粘剂,制造海绵及接触火箭推进剂(N2O4)的垫圈、“O”型圈、胶囊、阀尹畴各类密封件等。
氟橡胶FKM是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。最早的氟橡胶为1948年美国DuPont公司试制出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等的共聚体,但性能并不比氯丁橡胶、丁橡胶突出,而且价格昂贵,没有实际工业价值。50年代后期,美国Thiokol公司开发了一种低温性好,耐强氧化剂(N2O4)的二元亚硝基氟橡胶,氟橡胶开始进入实际工业应用。此后,随着技术进步,各种新型氟橡胶不断开发出来。
生漆又称为生漆、大漆,是我国特产之一。生漆是从生长着的漆树上割开树皮流出来的一种乳白色粘性液体,经细布过滤除去杂质即是。它涂在物体表面上后,颜色迅速由白变红,由红变紫,时间较长则可变成坚硬光亮的黑色漆膜。
漆酚是生漆的主要成分,含量达30%~70%。一般讲,漆酚含量越高生漆质量越好。
国漆附着力强、漆膜坚韧、光泽好,它耐土壤腐蚀,较耐水、耐油。缺点是有毒性,易使人皮肤过敏。此外它不耐强氧化剂,耐碱性差。 环氧涂料附着力好,对金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良的附着力;耐碱、油和水,电绝缘性能优良。但抗老化性差。环氧防腐蚀涂料通常由环氧树脂和固化剂两个组分组成。固化剂的性质也影响到漆膜的性能。常用的固化剂有:①脂肪胺及其改性物。特点是可常温固化,未改性的脂肪胺毒性较大。②芳香胺及其改性物。特点是反应慢,常须加热固化,毒性较弱。③聚酰胺树脂。特点是耐候性较好,毒性较小,弹性好,耐腐蚀性能稍差。④酚醛树脂、脲醛树脂等其它合成树脂。这些树脂和环氧树脂并用经高温烘烤后交联成膜,漆膜具有突出的耐腐蚀性,并有良好的机械性能和装饰性。
环氧酯树脂涂料是以环氧酯树脂作为成膜物的一种单组分涂料体系。环氧酯树脂由环氧树脂和植物油脂肪酸酯化合而成。该涂料与一般环氧涂料相比成本较低,耐碱性较差。常用作各种金属底漆和化工厂室外设备防腐蚀漆。 用于防腐蚀涂料的聚氨酯树脂常含有两个组分:异氰酸酯基-NCO和羟基。使用时将双组分混合而反应固化生成聚氨基甲酸酯(聚氨酯)。
聚氨酯涂料的特点:①物理机械性能好。漆膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强。②耐腐蚀性能优异。耐油、酸、化学药品和工业废气。耐碱性稍低于环氧涂料。③耐老化性优于环氧涂料。常用作面漆,也可用作底漆。④聚氨酯树脂能和多种树脂混溶,可在广泛的范围内调整配方,以满足各种使用要求。⑤可室温固化或加热固化,温度较低时(0℃)也能固化。⑥多异氰酸酯组分的贮藏稳定性较差,必须隔绝潮气,以免胶冻。聚氨酯涂料价格高,但使用寿命长。 一种采用独特的嵌入式内衬工艺,通过对长丝缠绕复合材料或挤压热塑料进行制造,在钢管内形成耐腐材料。这种耐腐材料可以将油田腐蚀性的液体和气体与钢管隔离。可以为油田钢管和管线提供内部防腐内衬系统。
对于损坏的井底生产油管或海底的流线,其更换成本非常高。可以在非常苛刻的环境下提供极好的耐腐保护,这是其他产品所无法超越的。这种产品如杜 奥乐。
6、聚乙烯、聚丙烯树脂涂料
聚乙烯树脂防腐蚀涂料是单体制成的树脂为成膜物的涂料。其中的聚乙烯涂料已大量生产和应用。
聚乙烯 管道防腐密封性强,机械强度高,防水性强,质量稳定,施工方便,适用性好,不污染环境。PE吸水率低(低于0.01%),同时具备环氧强度高,PE吸水性低和热熔胶柔软性好等,有很高的防腐可靠性,缺点是:与其它补口材料成本相比,费用高。该涂料原料来源丰富,在腐蚀方面已大量使用。
7、呋喃树脂涂料
呋喃树脂涂料耐各种非氧化性无机酸、电解质溶液、各种有机溶剂,耐碱性也很突出,但抗氧化不好。
呋喃树脂系列防腐蚀涂料包括糠醇树脂涂料、糠醛丙酮甲醛树脂涂料和改性呋喃树脂涂料等。
8、橡胶类涂料
橡胶类防腐蚀涂料以经过化学处理或机械加工的天然橡胶或合成橡胶为成膜物质,加上溶剂、填料、颜料、催化剂等加工而成。
⑴氯化橡胶涂料。该涂料耐水性好,耐盐水和盐雾;有一定的耐酸、碱腐蚀性,50℃以下能耐10%HCl、H2SO4、HNO3、不同浓度的NaOH及湿Cl2。但不耐溶剂,耐老化性和耐热性差。该涂料广泛用于船舶、港湾、化工等场合。
⑵氯丁橡胶涂料。该涂料耐臭氧、化学药品,耐碱性突出,耐候性好;耐油和耐热,可制成可剥涂层。缺点是贮存稳定性差;涂层易变色,不易制成白色或浅色漆。
⑶氯磺化聚乙烯橡胶涂料。由聚乙烯树脂与氯气及二氧化硫(或氯磺酸)反应制得。涂层抗臭氧性能优良,耐候性显著,吸水率低、耐油、耐温,可在120℃以上使用,-50℃也不发脆。
9、沥青涂料
沥青是重要的防腐蚀涂料之一。尤以煤焦沥青为最佳,煤焦沥青涂料价格低廉,具有下列优点:①耐水,浸入水中10年其吸水率仅0.1%~0.2%;②耐一些化学介质的侵蚀;③对未充分除锈的钢铁表面仍有良好的润湿性;④固含量高,可获厚膜;⑤价格低廉。其缺点是寒冬发脆,夏暑发软,曝晒后有些成分挥发逸出会使漆膜龟裂。这些缺点可通过加入一些其它树脂得到改善。例如加入氯化橡胶可提高沥青涂料的干性,改善冬脆夏软的缺点;加入环氧树脂制得的环氧沥青涂料,可兼具沥青涂料和环氧涂料的优点,在防腐蚀中获得非常满意的效果。沥青涂料已在集装箱底、船底、船坞闸门、围堰等场合使用,防腐蚀效果很好。
10、重防腐蚀涂料
重防腐蚀涂料是相对一般防腐蚀涂料而言的。它是指在严酷的腐蚀条件下,防腐蚀效果比一般腐蚀涂料高数倍以上的防腐蚀涂料。其特点是耐强腐蚀介质性能优异,耐久性突出,使用寿命达数年以上。主要用于海洋构筑物和化工设备、贮罐和管道等。
常用的重防腐蚀涂料主要有:
⑴作为底漆的重防腐蚀富锌涂料。分厚膜型有机富锌涂料、富锌预涂底漆和无机富锌涂料三个系列。
⑵重防腐蚀中间层涂料和面漆。这类涂料可直接涂在富锌底漆上,主要有氯化橡胶系、乙烯树脂系、环氧系、聚氨酯系、氯磺化聚乙烯系、环氧焦油系等重防腐蚀涂料。
⑶玻璃磷片重防腐蚀涂料。
⑷环氧砂浆重防腐蚀涂料。
⑸含氟涂料。如聚三氟氯乙烯涂料,氟橡胶涂料等。
耐次氯酸钠特别的耐老化性能:对化学腐蚀介质、日光、臭氧和辐射具有十分稳定的性能。氟橡胶涂层长期经受日光曝晒不老化, 是一种长效长寿命涂层长达10~20 年之久。
耐次氯酸钠涂装工艺简单。高固含弹性氟橡胶重防腐涂
对于浓酸浓碱、高温酸碱(液、汽)等疑难工况的防腐蚀个人认为国内还是志盛威华比较专业,ZS-1032、ZS-1033、ZS-1034、ZS-811等产品施工简便,防腐性能优异,而且这些产品应用历史已达近30年,广受好评。
这是成都市豪士漆业有限责任公司在普通氟橡胶重防腐涂料的基础上加以改性研制生产的高科技产品。它是以高分子氟橡胶为主要成膜基料,加入特种吸酸剂、硫化剂、补强剂、特种添加剂、溶剂等经先进工艺制备而成的可以常温固化、并高温状态及其它复杂腐蚀环境下耐强酸强碱的氟橡胶重防腐涂料。
二适用范围
氟橡胶重防腐涂料由于具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐各种化学药品的特点,适用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、电讯、仪器、机械、化工厂、炼油厂、油井钻台、风电设施等各种领域;还可用于腐蚀性极强的而且有一定温度的贮槽管道、泵和阀门、风扇、排气管道、烟囱、台面地板、墙壁等;也可用作各种橡胶塑料的保护层和各种纤维织物、芳纶、玻璃布的涂层;特别适用于脱硫塔、烟囱、化学储罐、搅拌装置、风机叶轮等高温恶劣环境下的内防腐,以及汽车发动机的密封垫圈等。
三主要特点
3.1优异的耐温性能:可在300℃以下短期工作,在250℃以下长期工作。耐低温性能比较好,在-40摄氏度时仍具有一定的弹性。
3.2超强的耐腐蚀性能。高固含弹性氟橡胶重防腐涂料具有优良的化学稳定性,能够长期在高温状态下耐强酸、强碱、强溶剂、盐、石油产品、烃类等腐蚀介质。涂层的附着力强,抗干湿交替性好,对基体(钢铁、水泥、木料)附着力好,具有良好的耐磨、抗冲击性能,弹性好。
3.3 特别的耐老化性能:对化学腐蚀介质、日光、臭氧和辐射具有十分稳定的性能。氟橡胶涂层长期经受日光曝晒不老化, 是一种长效长寿命涂层(长达10~20 年之久)。
3.4 涂装工艺简单。高固含弹性氟橡胶重防腐涂料可以常温固化,不受场地、环境温度等的限制,涂装工艺十分简单。
3.4 简化工艺成本低:高固含弹性氟橡胶重防腐涂料用于烟囱、脱硫塔内壁防腐时不再需要贴耐酸砖,直接涂覆在水泥或钢结构表面,能有效防止耐酸砖的脱落。
该烟囱排放的烟气中含有氟化氢(HF)气体,由于该气体比较特殊,不同于其他酸类,氢氟酸能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体,氟是活泼的非金属,氧化能力强,而且氢氟酸中的氟离子的半径很小,小于氧离子,这导致它有很强的渗透性,致密的氧化物也不能阻止它的渗透。氢氟酸本身对硅酸盐及二氧化硅有极强的侵蚀能力,对硅的化合物有强腐蚀性,是可腐蚀玻璃的酸,所以日常贮存要使用塑料瓶或铅制容器,金属设备很容易受到腐蚀破坏。因此,烟囱管壁在氢氟酸的腐蚀下逐渐变薄,严重者将会造成穿孔现象,结构强度丧失,影响厂区安全,所以这种现象必须寻求有效方案进行防腐预防;
2、修复保护解决方案
a、传统修复工艺:
(1)市面上用的最多的是各种各样的防腐漆。防腐漆是用在物体表面可以用来保护物体内部不受到腐蚀的一类油漆,这些防腐漆的防腐效果参差不齐,质量很难保证,并且防腐效果较差。由于氢氟酸酸性极强,所以这些普通的防腐漆很难达到预防防腐效果。
(2)采用氟橡胶防腐涂料。该防腐手段存在的主要缺陷是每次喷涂的厚度太薄,需要喷涂7-10遍才能满足厚度,施工周期较长,对现场工艺条件要求太高,施工成本加高。
b、新材料修复工艺:
由于烟囱工作条件特殊,环境恶劣,氢氟酸腐蚀极为强烈,所以对于金属材质和修复材料要求很高,传统的修复方法取得效果有限,可以使用福世蓝高分子复合材料以及纳米陶瓷重防腐涂层进行防腐涂层保护。由于其特殊分子结构赋予的高弹性,适应交替变形和温度的变化等性能,确保材料的吸震性、耐磨性的提高。高密度的分子量及光滑表面,不但提高抗气蚀的能力,且材料自身具有的抗腐蚀性,更好的弥补了金属被酸腐蚀的弱点,避免金属被腐蚀后磨损再腐蚀再磨损的恶性循环,从而提升使用寿命,提高安全系数,减少停机时间。
修复工艺如下:
1、烟囱表面喷砂处理;
2、无水乙醇清理表面;
3、福世蓝1061F底漆涂层涂抹;
4、1061面漆涂抹2-3遍;
5、采用福世蓝1309纳米陶瓷重防腐涂层喷涂或刷涂;
6、固化后用测厚仪测量防腐厚度、电火花检测有无漏点。
3、修复应用案例
4、结语
福世蓝修复技术充分利用高分子复合材料的综合性能,定制针对性的修复方案和严谨科学的实施修复方案,改变了用户的传统修复手段,实现了现场短时间的修复难题,保证了设备的正常运行。工艺简便、费用低廉,实现了生产成本的合理控制。