防腐涂料的研究与发展

防腐涂料的研究与发展

贺鹏

（090308,090308102）

摘要作为涂料领域仅次于建筑涂料的第二大涂料品种，防腐涂料具有的悠久的发展历史，长期以来，防腐涂料的科研和市场应用一直是涂料行业关注的重点。本文综述了防腐涂料的防腐机理、分类及主要特性、应用和发展方向，重点介绍了聚氨酯防腐涂料、环氧树脂防腐涂料、水性防腐涂料及聚苯胺防腐涂料。对防腐涂料的防腐机理、特点进行了介绍, 重点对重防腐涂料的发展现状进行了归纳总结, 并对防腐涂料的发展趋势进行了展望。

关键字防腐涂料；分类；应用；发展

Distract As the second largest coating variety after building coating in coating feild, anti-corrosion coatings has a long development history, for a long time, scientific

research and market application of anti-corrosion coatings has been the focus of attention in paint industry.

Key W ords anti-corrosive coating; classification; application; development

0 引言

金属、混凝土、木材等物体受周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象称为腐蚀。据相关统计，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7 000～10 000 亿美元，约是地震、水灾、台风等自然灾害造成经济损失总和的6 倍。而在我国，每年由于腐蚀造成的损失约8 000 亿元，占GDP 的3%左右。因此，防腐蚀研究已越来越受到包括我国在内的全球各国的重视。

为了减少腐蚀的损失，多年来人们采取了许多措施，但迄今为止仍以防腐涂料最为有效、最经济、应用最普遍。防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。

1 防腐涂料的防腐机理及特性

1.1 防腐涂料的防腐机理

防腐涂料的防腐机理是通过三个作用作用来得以实现，即隔离屏蔽作用、钝化缓蚀作用和电化学保护作用。

(1)隔离屏蔽作用:通过水性涂料在金属表面形成涂层，隔离介质与金属的接触，达到防腐目的。

(2)钝化缓蚀作用:涂层的钝化缓蚀作用是借助涂料中某些颜料改变金属表面性能，使其金属表面钝化，从而达到延缓腐蚀的目的。

(3)电化学保护作用:通过在涂料中添加一些电位比基体金属活泼的金属作为填料，当电解质渗入涂层到达金属基体时，金属基体与电负性金属填料形成腐蚀电池，填料作为阳极首先发生溶解，达到保护基体的作用。

1.2 防腐涂料的特性

(1)能在苛刻条件下使用，并具有长效防腐寿命，重防腐涂料在化工大气和海洋环境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度条件下，也能使用5年以上。

(2)厚膜化是重防腐涂料的重要标志。一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100μm或150μm左右，而重防腐涂料干膜厚度则在200μm或300μm以上，还有500μm～1000μm，甚至高达2000μm。

(3)附着力强：涂层与基体结合力强，涂料组成物中含有羟基（-OH），金属基体提供正离子，能形成化学键结合，在涂料中的偶联剂帮助下，甚至实现共价链的结合。

(4)高效方便：施工简便，真正实现无机涂料的常温自固化，当环境温度20℃，相对湿度小于85%时，表干15min，实干2h，可保证高效率施工，可实现优异的抗盐雾，耐老化。

(5)使用方法灵活：无机聚合物防腐涂料即可单独使用也可作为防腐低层涂层与有机漆配套使用，单层的无机聚合物防腐涂料作为底漆时可与环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡胶系、沥青系等面漆配套使用，附着力强。

2 防腐涂料的分类及主要特性、应用

2.1 聚氨酯防腐涂料

聚氨酯树脂主要是由二元或多元的异氰酸酯与二元或多元醇经逐步加成聚合反应而成的氨基甲酸酯树脂[1]。它是针对聚氨酯重防腐涂料耐碱稍差的缺陷，采用中外公认的长寿型氯磺化聚乙烯橡胶作主要改性剂，通过加入特种添加剂、优质颜填料、助剂等，经先进工艺制备而成的双组分重防腐涂料。在聚氨酯大分子中，除了含有大量的氨基甲酸酯键外，还可能含有酯键、醚键及大分子链之间还存在氢键。所以这种树脂制备的防腐涂料不仅防腐性能好，而且涂层具有良好的附着力、韧性、耐磨性、弹性和耐酸、耐碱、耐盐、耐油、耐石油产品、耐苯类溶剂和耐水、沸水、海水及耐化工大气[2]；涂层具有良好耐候性、保光保色性、高光泽性和装饰性，还有较好的耐温性(可耐160℃)；施工方便，干燥速度快，在0℃时也能正常固化，一次成膜厚，施工道数少，采用通用施工方法即可。更为重要的是，与其它涂料相比，聚氨酯涂层生命周期成本最低[3]。但是单一的聚氨酯涂膜仍存在机械强度不够好、耐候性不佳等缺陷。

王永伟等[4]取聚氨酯作为基体，加入聚四氟乙烯、氧化铁、钛白粉等填料，研制出一种双组分常温固化涂料。通过正交试验及极差分析得出最佳配方: 如取10g聚氨酯，4g聚四氟乙烯,0.5g氧化铁以及0.5g钛白粉进行试验时，可得涂层的综合性能最佳，这个配方的涂层附着力为0级，磨耗量为0.018g，硬度为3H12。另据研究发现，互穿网络防腐涂料性能较好，这种涂料是塑料网络和橡胶网络相互贯穿形成的线穿网络聚氨酯，在常温下，产品对盐水、盐酸、磷酸、硫酸、苛性碱、汽油等具有优良的耐腐蚀性能和物理机械性能。

2.2 环氧树脂防腐涂料

环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固性树脂，其涂料是目前世界上应用数量最多、适用范围最广、最为重要的重防腐涂料。每年世界上约有40%以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧树脂分子结构的特点是大分子链上含有环氧基，由于不同的原料及生成环氧基的不同方法，会得到不同种类的环氧树脂[5]。环氧树脂涂料的主要成分是环氧树脂及其固化剂，辅助成分有颜料、