金属材料表面新型重防腐涂层研究进展及发展趋势

第 ５ 卷第 ５ ０ 期
２１ ０ ２年 ５月
上 海 涂 料
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＣ ０ＡＴ ＮＧＳ Ｉ
Ｖ０ ． １ ５０Ｎｏ． ５ Ｍ ａ ．２ ２ ｙ ０１
金 属材料 表面新 型 重 防腐 涂层 研 究进展 及发展趋 势
谢远伟 黄微 波
摘
伯忠维 史世凡 （ 岛理工大学土木工程 学院， ６０ ３ 青 ２６３ ）
机械强度 。 余义 丽 采用低 相对分子质量 的环氧树 脂和脂肪族胺类 、 聚酰胺树脂 固化体系 ， 加入适量玻 璃鳞 片， 利用玻璃鳞片优异 的抗渗性 ， 研制出无溶剂
满足 现代企业对 钢铁设备 重 防腐 的要求 。 为此 ， 人
们 一 直在 研 究 新 型 重 防 腐 涂料 ， 且 产 品 向低 污 染 、 并
从 而 减 少 了涂 层 的施 工 道 数 ， 种 新 型 的室 温 固 化 这
有 机 一无 机 杂 化 涂 料 具 备 作 为 工 业 防腐 涂 料 的 优 异
（ ２） 零 Ｖ Ｃ含 量 ， 合 环 保 、 排 、 碳 的 要 Ｏ 符 减 低
性能 ， 环氧涂料和聚氨酯涂料所不能 比拟 的。 是 聚硅 氧烷重防腐涂料 最大的优势是环保 ， 但是施 工环境 、 施工工艺条件对其涂层质量 的影响较大 。
出量 大 、 可连 续操 作 ；
验 ， ０ 后涂层 完好 ， 出现起泡 、 ４２０ｈ 未 生锈 、 开裂 、 剥落 、 粉化等现象 ， 保光率达 ８ ％， ８ 附着力衰减幅度
仅 为 ｌ ％。 １ 聚 硅 氧 烷 重 防腐 涂 料 为 高 固体 分涂 料 ， Ｃ（ ＶＯ 挥 发性有机化合 物 ） 量低 ， 膜的保光保色性优异 ， 含 漆 耐 腐蚀 性 、 化 学 品性 优 异 ， 且不 用 涂 覆 中 间涂 料 耐 而
１ 现 有 重 防腐 涂 料
比如 酚醛类 重防腐涂料耐酸碱性 能优 良， 但耐候性
差 ， 膜 易粉 化 ， 用 寿命 短 ；又 如环 氧类 重 防腐涂 涂 使 料 耐 酸碱 性 能 优 良 ， 附着 力 好 ， 涂 膜 强 度差 ， 撞 但 受
玻 璃 鳞 片 涂 料 是 在 热 固性 树 脂 中填 充 以 经 特 殊 处 理 的鳞 片 状 玻 璃 而 形 成 的 。如 图 １ 示 ，由 于 玻 所 璃 鳞 片 在 涂 层 中 是 重 叠 排 列 的 ， 方 面 把 涂 层 分 割 一 成 许 多 小 空 问 而 大 大 降 低 涂 层 的 收 缩 应 力 和 膨 胀 系
金属重防腐领域得到广泛应用。 。 。 韩长智等人川根据
钢 结 构 特 殊 部 位 的重 防腐 需 要 ， 发 出 国产 ＺＮＧ 开 Ｉ Ａ （ 加 ） 涂 料 。以 片 状 的 纳 米 锌 铝 粉 为 基 本 填 料 ， 锌 类
进而 使玻璃鳞 片与树脂 间发 生脱离 ， 导致各 种腐蚀 介质快速渗透人涂层内部 ， 加速了涂层老化 ， 涂层力 学性能下 降、 吸湿增重 ， 最终耐蚀性下降。 无溶剂玻璃 鳞片重 防腐涂料具有优 异的防腐性 能， 能在恶 劣 的腐 蚀环境 下长期 保护基 材。 缺点 其
将金 属与外界环境 隔绝 ， 虽不能完 全阻止腐蚀介 质
的 渗 透 ， 能 有 效 减 缓 腐 蚀 速 度 ，延 长 金 属 服 役 寿 但
是指在苛刻腐蚀环境 下应用并具有长效使用寿命 的
涂料 ， 有两 方 面含 义 ：一是 指腐 蚀 环境 恶 劣 ；二是 其
命。 面对 日益苛刻复杂 的使用环境 ， 以及巨大 的市场 需求， 需要 开发 出更多高效 、 实用 的新型 重防腐 涂 料。 对于防腐涂料来说 ， 要提高其防腐效果有两条途 径 ：一 是对现有 的重 防腐材料进行 改性 ， 二是 开发
具 有 良好 的 阳极 牺 牲 作 用 ，同 时金 属 粉 的 层 叠 排 列
使 涂层 在 成 膜 后 呈现 出 良好 的屏 蔽 性 能
， 因此 片
状 锌 铝 粉 涂 料 较 球 状 锌 铝 粉涂 料具 有 更 为 优 异 的 防
腐性能 。
锌 铝 基 涂 料 是 一 种 新 型 涂 料 ， 替 代 传 统 的热 在
式 中， 液体腐蚀介 质渗透至涂层 ／ 卜 金属界 面 的时间（ 值越大 ， 表明防腐寿命越长 ） ；
三 涂 层 厚度 ； 一
基 于纯 聚脲 材料优异 的综合性 能 ， 其在重 防腐
工 程 领 域 的应 用 越 来 越 多 。 国 发 电厂 烟 囱 排 放 的 我 烟气采用湿法脱硫后 ， 烟气 环 境 （ 温 、 低 高湿 、 有 含
进 行 了性 能 对 比试 验 和 使 用 效 果 观 察 。 铝 基 涂 料 锌 成 膜 后 ， 自腐 蚀 电位 为 一 ８ Ｖ， 其 ９０ｍ 远高 于 普 通环 氧 富锌 涂层 的 一 ０ ８０ｍＶ， 以为基 体提 供 良好 的牺牲 阳 可 极 保 护 ， 耐 盐 雾 寿 命 为 １９ ４ｈ 其 ６ 。片 状 锌 铝 粉 不 仅
特殊部位。
氧烷聚合物属半 有机 、 半无机结构 的高分子化合 物 ，
它 们 兼 具 有 机 和 无 机 的 特 性 。张 静 等 人 对 不 同 的
聚 硅 氧 烷 涂 料 进 行 加 速 老 化 试 验 ， 果 显 示 ：聚 硅 结
２ 新型重 防腐涂料
２１ 纯 聚脲 技 术 ．
源自文库
２１１ 纯 聚脲 定 义及 其技 术优 势 ．．
镀 锌和环氧 富锌涂 料时 ， 具有更好 的腐蚀 防护效果
图 １ 玻 璃 鳞 片 防 腐 涂 料 的 防 腐 机 理
Ｆ ｇ ｒ Ｔ ｅａ ｔｃ ｒｏ ｉ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｌｓ ａ ｅ ｃ ａ ｉ ｇ ｉ ｕ ｅ １ ｈ ｎ ｉ ｏ ｒ ｓｖ ｃ ａ ｉｍ ｆｇａ ｓｆ ｋ ｏ ｔｎ ｓ ｌ
谢远伟 ， ：金属材料表 面新型重 防腐涂层研究进展及发展趋势 等
４１
及 加 入 的 比例 均 对 涂 料 的 防腐 效 果 有 很 大 影 响 。万
填料 和 以改 性树 脂 为成 膜 物 的防腐 涂料 ，已经 在 国外
立 模 拟湿烟 囱动态腐 蚀环境 ， 研究玻璃 鳞片涂料
的腐 蚀 机 理 ， 现 腐 蚀 使 树脂 与鳞 片 的黏 结 力 变 弱 ， 发
氧 烷 涂 料 的保 光 性 强 于 聚 氨 酯 涂 料 ， 丙 烯 酸 聚 硅 而 氧 烷 涂 料 的保 光 保 色 性 优 于 环 氧 聚 硅 氧 烷 涂 料 。陈 月 珍 等人 模 拟 恶 劣 的海 洋 气 候 条 件 ， 涂 装 了 改 对 性 丙 烯 酸 聚 硅 氧 烷 涂 料 的 金 属 板 进 行 腐 蚀 老 化 试
散系数成反 比， 在相 同的腐蚀环境 中， 涂层越厚则耐
４ ２
上海涂料
第５ ０卷
蚀 性 越好 ， 防腐 效果 更 佳 。 数学 表 达式 为 ： ／Ｄ ６
与有 机 溶 剂发 生 反应 ， 生 成 的硬 链 段 发生 断 裂 ， 使 从
而导致样 片强度下降 ， 耐蚀性降低。
２ １３ 工 程 应 用 ．＿
纯 聚脲 涂层 是 由异氰 酸酯 预 聚物或 半预 聚物 与端 氨 基 聚 醚 、 氨 基 扩链 剂 反 应合 成 的聚合 物 材料 ¨ 端 。
与传统 的重 防腐涂 料相 比， 聚脲在材料 自身 的性 纯
能 、防腐 效 果 、 蚀 性 、 济性 和 施 工 性 等方 面具 有 耐 经 巨大 优 势 ， 主要包 括 ¨ Ｈ： 卜 （ ） 快 速 固 化 ，聚 脲 反 应 Ｒ Ｎ Ｏ ＋Ｒ ＮＨ １ — Ｃ — ２ 一 Ｒ ＮＨＣ Ｎ Ｏ Ｈ非 常 迅 速 ，可 以 不 受 环 境 温 湿 度 的 影 响 ， 胶 时 间 以秒 计 算 ，１ｍｉ之 内即 可 达 到 步 行 凝 ｎ 强 度 ；可在 任 意 曲面 、 面 、 直 面 及顶 面 连续 喷 涂 斜 垂 成 型 ， 产 生 流 淌 现 象 ；方 便 快 捷 ， 率 高 ，喷涂 输 不 效
是 ：玻 璃 导 热 系 数 低 ， 利 于 涂 层 耐 热 性 的 提 高 ； 不 由 于 玻 璃 是 透 明 的 ， 能 有 效 减 少 紫 外 线 对 涂 层 的 不 破 坏 ，因而 不 能改 善 涂 层 的耐 候 性 ；另 外 色 彩 、 泽 光 也 有 待 提高 。
制 备 出一种低成本 高性能 的锌铝基 重防腐涂料 ， 并
新型材料。
指保护寿命长。 一般要求 ：在化工 、 海洋环境里使用 寿命 ≥１～ ５ ； Ｏ １ 在酸 、 、 ａ 碱 溶剂介质中使用寿命 ≥５ 。 ａ
重 防腐 涂 料 用 途 广 泛 ， 及 海 洋 、 源 、 通 、 涉 能 交
石油化工 等现代化工业 的各个领 域。 传统 的重 防腐
０ 引 言
金属材料腐 蚀是世界各 国关注 的重点 ， 防腐 重
涂 料 技 术 是 最 有 效 的解 决 措 施 之 一 。重 防腐 涂 料 ¨
一
般 认 为 涂 层 的 防 腐 蚀 机 理 包 括 屏 蔽 作 用 、钝
化作用 、 防锈 颜 料 的抑 制 作用 和 阴极保 护 作 用 。 层 涂
要 ：重防 腐涂层 因具有 良好 的 防腐 效果 而被 广泛 应 用 于金 属 防腐领 域 。 述 了无溶 剂玻 璃鳞 概
片重防腐涂料 、 聚硅氧烷重防腐涂料和锌铝基重防腐涂料等的最新研 究进展。 介绍 了代表新型重防腐
涂料 发展 方 向的纯 聚脲和 生物 基重 防腐 涂料 的研 究进展及 其 应 用。 关键 词 ：金 属材 料 ；腐蚀 ；重 防腐涂 料 ；纯聚脲 中 图分 类号 ：Ｔ ３ ． Ｑ６ ０７ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章 编号 ：１ ０ — ６ ６ ０ ２） ５ ０ ４ — ４ ０ ９ １９ ｆ １ ０ — ０ ０ ０ ２
和 性 价 比 。 锌 铝 基 重 防 腐 涂 料 在 涂 层 厚 度 较 薄 时 但 才 可 得 到 较 好 的 防 腐 效 果 ， 般 应 用 于金 属 构 件 的 一
１２ 聚硅 氧 烷重 防腐 涂料 ． 以 硅 氧 键 （ Ｓ一 ０ Ｓ一 ） 骨 架 组 成 的 聚 硅 一 ｉ 一 ｉ 为
材 料 有 酚 醛 、 氧 、聚 氨 酯 、 胶 、塑料 等 品 种 ， 环 橡 在 实 际应 用 中取 得 了较 好 的效 果 ， 仍 存 在 防腐 性 能 但 欠佳 、 污染 环 境 、 接缝 易 渗漏 、 工 复 杂等 诸 多弊 病 。 施
１１ 无 溶剂 玻璃 鳞 片 重 防腐 涂料 ．
高 固体分 、 粉末 、 无溶剂 、 水性 、 厚膜 和施 工简便 的
方 向发 展
［ 收稿 日期 ］ ０ ２ ０ — １ ２ １— ３ ２
玻璃鳞片重防腐涂料。 发现玻璃鳞 片的厚度 、 片径 以
【 作者简介 ］ 谢远伟 ， ， 男 硕士研究生 ， 从事新型涂料和建筑材料的研 究。
第 ５期
击易碎 ， 使用寿命 同样不长 ；氯化橡胶 、 高氯 乙烯 、 氯磺 化聚 乙烯 类橡胶 型涂料 ， 耐酸碱 、 耐介质性 能 优 良， 附着力差 ， 但 易老化 ， 施工性 能更差 ， 远不 能
数 ；另一方面 ， 能形成防止介质扩散 的屏障 ， 增加介
质通过涂膜 扩散的时间 ， 而增 大涂膜 的抗 渗性 及 从
１３ 锌 铝 基 重 防腐 涂 料 ．
求， 在施工和使用过程 中没有气味 ， 尤其适合通风不 良的贮罐 内壁和管道 内壁 的防腐施工 ； （ ） 根据 Ｆｃ 第二定律 ：腐蚀介质渗透到达涂 ３ ｉ ｋ 层／ 金属界 面的时间与涂层厚度的平方成正 比， 与扩
锌 铝基重防腐涂料是 以不 同形状锌铝粉为主要
Ｈ Ｓ ４ ＨＣ 、 Ｏ 和 极 少 量 的 Ｈ 将 导 致 腐 蚀 状 况 ２Ｏ 、 １ ＨＮ ３ Ｆ）
Ｊ一 介 质 扩 散 系数 （ 决 于 涂 层 与介 质 的 结 构 、 ［ ） 取 渗 透压 力 、 温度 等 参数 ） 。