低表面處理涂料的研究現狀與發展前景

　　為了防止鋼鐵腐蝕，人們在科學實驗和生產實踐中開發了許多防腐蝕方法，在眾多的防腐蝕方法中，以涂料涂裝防腐技術最為經濟方便，因此得到了廣泛應用。在鋼結構進行防腐涂裝前，為了保證涂層的防腐質量，必須對鋼鐵進行徹底的噴砂前處理。這對于整個工程施工來說，提出了極高的要求：1)噴砂需要專用設備，耗費大量磨料，使工程造價提高，通常占到整個工程的30~40%;2)對于復雜作業面的結構死角不能進行徹底的處理;3)會造成強烈的粉塵和噪聲污染;4)噴砂會造成鋼結構的減薄，使其強度降低，尤其是在舊鋼結構的防腐維修中，這一點需特別注意。

　　另一方面，近年國內外有大量海上采油平臺、已建橋梁、電塔、體育館等鋼結構進入了維修期，需要對舊有涂層進行重新涂裝。而在這些已建鋼結構的基礎上進行噴砂前處理的難度非常之大，其涉及環境保護，施工難度，工程維修造價等各個方面。因此，國內外多采用手工除銹對這些舊鋼構進行表面處理。此外，在船舶制造與維修領域，隨著世界各國對工人勞動保護的要求越來越高，高壓水除銹和濕噴砂工藝正逐步取代傳統的噴砂工藝，對艦船內部特別是封閉環境的鋼材表面進行前處理。

　　采用手工除銹、高壓水除銹及濕噴砂除銹工藝后的鋼材表面很難達到Sa2?級的要求，經處理過的鋼鐵表面往往帶有銹蝕和水，甚至油。鑒于此原因，開發對涂裝前鋼結構表面處理要求等級較低的低表面處理涂料(SurfaceTolerantCoatings)，特別是高性能的厚漿型長效防腐低表面處理涂料與水性低表面處理涂料，是目前涂料研究開發的熱點，也是未來涂料的發展趨勢。

　　2低表面處理涂料技術的基本原理

　　鐵銹是一種疏松多孔的含水固體，其外層是浮銹，與底材附著不牢;內層是牢銹，與底材緊密結合。從組成上看，是穩定無害的鐵氧化物(Fe3O4，Fe2O3，α-FeOOH)和活潑有害的鐵化物(γ-FeOOH，Fe(OH)2，FeO，Fe(OH)3)的混合物。因此，低表面處理涂料除了必須具有一般防銹涂料的性能之外，還必須具備兩個特殊的條件，一是低表面處理涂料對銹層必須具有足夠的滲透能力，即能充分浸潤、滲透整個疏松多孔的銹層，使鐵銹粘結成為連續的封閉性涂層，以封閉整個銹層和鋼鐵表面;二是低表面處理涂料對銹層必須有足夠的反應性，即能使銹層中活潑有害的鐵化物經過鈍化、轉化，變成穩定的無害的填料。只有具備這兩個條件，才能適應銹層這樣的特殊表面。

　　基于上述理由，低表面處理涂料的基本原理是采用滲透性較好的樹脂為基料，借助于滲透劑、極性溶劑的配合，使涂料具有好的滲透性，從而浸潤和滲透銹層，并將其封閉。另外，依靠涂料中樹脂的反應基團、活性顏料或鐵銹轉化劑與銹層中活潑有害的成分反應，生成穩定的抑制化合物，從而使整個銹層成為穩定的保護膜。

　　3低表面處理涂料技術的基本類型

　　傳統的高VOC溶劑型低表面處理涂料(俗稱“帶銹涂料”)的開發較早，早在上世紀七十年代，國內外就開發出了一系列該類涂料。歸納起來大體可分為四類：滲透型、穩定型、轉化型，以及近年來新出現的功能型低表面處理涂料。

　　3.1轉化型低表面處理涂料

　　也叫反應型帶銹涂料。這類涂料中，不含成膜物質則被稱為銹蝕轉化劑，由于沒有成膜物質，所以還需要另外加上底漆;如含有成膜物質則稱為銹蝕轉化底漆。銹蝕轉化劑不是涂料，只是和銹層惰性化后，使在其之上的底漆發揮出保護作用。

　　銹蝕轉化底漆，由于含有成膜物質，既能使銹蝕轉化成惰性物質，又能封閉銹蝕與外界隔絕，是一種使銹蝕層成為堅實的惰性的并能良好的附著于鋼鐵表面的涂料。該類涂料的主要機理是依靠涂料中的銹蝕轉化劑把活潑的鐵銹轉化為無害或具有一定保護作用的絡合物或鰲合物而達到帶銹涂裝的目的。轉化型帶銹涂料一般都采用磷酸——丹寧酸，使銹層轉化成不溶性穩定的磷酸鐵、丹寧酸鐵鹽，而起到保護作用，但酸的使用量難以掌握，如磷酸過量就會促進腐蝕，其后患無窮。同時轉化型帶銹涂料含有較少的成膜物質，使用時最好要與其它底漆配合，即在涂裝轉化型帶銹涂料之后，再涂以其它底漆，否則效果極差。因此，轉化型帶銹涂料的使用務必慎重。而國內早期開發的低表面處理涂料大多屬于該類型涂料。轉化型低表面處理涂料通常不能單獨使用以保證長效防腐，通常還需要涂上面漆。

　　3.2穩定型低表面處理涂料

　　穩定型低表面處理涂料的基本原理主要是依靠涂料中樹脂的反應基團、活性顏料與銹層中活潑有害的成分的反應，生成穩定的抑制化合物，從而使整個銹層成為涂料中穩定型的具有保護性的填料成分。典型的穩定型帶銹涂料采用鉻酸鹽、磷酸鹽等活性混合顏料，它們水解而產生相應得鉻酸根和磷酸根，形成雜多酸。該雜多酸與銹層內活潑的鐵銹酸FeOOH生成雜多酸類的絡合物，從而對鐵銹起穩定作用。使用最多的活性顏料包括：鉻酸鋅、鉻酸鋇、鉻酸鈣、氧化鋅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁、有機氮堿鉻酸鹽，有的配方還添加亞硝酸鈉，也有資料認為加入鉻酸鍶是必要的。鉻酸鹽顏料水解生成陰離子，有機氮堿鉻酸鹽水解后可生成氮堿離子基團。兩者均由吸收活性鐵酸銹的作用。氧化鋅調整pH值，鋇、鈣離子與環境中的二氧化硫生成的酸根結合為難溶的鹽，這些綜合作用使鐵銹趨于穩定。

　　3.3滲透型低表面處理涂料

　　滲透型低表面處理涂料的基本原理是采用滲透性強的樹脂作為漆基，借助于滲透劑、極性溶劑的配合，使涂料具有良好的滲透性，從而可以浸潤和滲透鋼鐵表面銹層并把銹層封閉。它可有效地將銹蝕和外界腐蝕因子隔絕，增強銹蝕層與鋼板、銹蝕層與涂層、涂層與鋼板間的附著力。

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01-27

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