[摘要]：綜述了重防腐涂料的獨(dú)特性質(zhì)及應(yīng)用環(huán)境，在腐蝕電化學(xué)理論的基礎(chǔ)上，探討了重防腐涂料的防護(hù)機(jī)制，主要包括屏蔽作用、緩蝕和鈍化作用以及陰極保護(hù)作用，其中屏蔽作用阻擋機(jī)制，其他作用則屬于電化學(xué)作用機(jī)制，實(shí)際使用的重防腐涂料則是多種機(jī)制的協(xié)同防護(hù)作用。

[關(guān)鍵詞]：重防腐涂料；屏蔽作用；陰極保護(hù)。

[ 前言]：

能在相對苛刻的腐蝕環(huán)境下應(yīng)用，并達(dá)到比常規(guī)防腐涂料更長保護(hù)期的涂料稱為重防腐涂料。在化工大氣和海洋環(huán)境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上；在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)里，并在一定溫度的腐蝕條件下，一般應(yīng)能使用5年以上[1，2]。涂層厚膜化是重防腐涂料的主要特征，可以為涂料的長效使用壽命提供可靠的保證，另外，隨著高性能原材料及配套涂層的研發(fā)，重防腐的綜合性能必將大幅提升。

1 、重防腐涂料的特征

1.1涂層厚膜化

涂層厚度對涂層使用壽命非常重要，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明[3]對于所謂單側(cè)浸泡滲透擴(kuò)散過程，液體介質(zhì)滲透到涂層/金屬基體界面的時(shí)間T為：T = L2/6D，其中L為涂層厚度，D為擴(kuò)散系數(shù)，該式表明介質(zhì)滲透到達(dá)涂層/金屬基體界面的時(shí)間與涂層的厚度平方成正比，即涂層的壽命與涂層厚度的平方成正比關(guān)系。常用防腐涂料的涂層干膜厚度一般為100?m或150?m以上，而重防腐涂料的干膜厚度要在200?m或300?m以上，有時(shí)可達(dá)500?m～1000?m，超重防腐涂料的厚度甚至可達(dá)2000?m。較厚的涂膜可為涂料的長效使用壽命提供可靠的保證。

1.2高性能原材料

為實(shí)現(xiàn)長效使用壽命，需采用高性能的合成樹脂作為成膜樹脂，包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、有機(jī)氟樹脂等；以及開發(fā)新型的顏料、填料，如云母氧化鐵和玻璃鱗片在環(huán)氧涂料中的大規(guī)模應(yīng)用。高性能樹脂的采用以及各種顏填料的添加，使涂層具有良好的抗?jié)B性、優(yōu)良的耐蝕性、良好的物理機(jī)械性能以及易施工性。

1.3配套涂層

結(jié)構(gòu)工程重防腐涂裝一般分為底漆、中間漆和面漆。底漆的主要功能是防銹，增強(qiáng)與金屬表面附著力，主要種類有有機(jī)富鋅涂料和無機(jī)富鋅涂料。中間漆的主要功能是增加漆膜厚度，以增強(qiáng)漆層體質(zhì)，并具有良好的耐水性、耐候性和耐化學(xué)溶劑性，并且與底漆有良好的相容性。而面漆除了裝飾性功能之外，還有耐候、抗老化等功能要求。目前應(yīng)用較多的中間漆及面漆主要有環(huán)氧涂料、聚氨酯涂料、氯化橡膠涂料、氟碳樹脂、聚硅氧烷涂料等。在選擇涂料時(shí)，力求“底-中-面”三涂層配套正確，即要講究其配套性。

2、 重防腐涂料的防護(hù)機(jī)制

深海用的重防腐涂料還需特別強(qiáng)調(diào)優(yōu)異的耐水性能，能夠阻擋水對涂層的滲透作用。并且由于深海環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)一般都同時(shí)進(jìn)行著陰極保護(hù)，因此重防腐涂料的選擇需考慮與陰極保護(hù)的配套性，所選涂料都具有較好的耐電性和耐堿性。

2.1屏蔽作用

涂層的存在阻止了腐蝕介質(zhì)與材料的接觸，可以阻止或抑制水、氧和離子透過漆膜，從而防止形成腐蝕電池。通過在涂層中添加阻擋型顏填料，如玻璃鱗片、云母粉、不銹鋼鱗片等，切斷了涂層中的針孔通道，起到了屏蔽水、溶解氧和離子等腐蝕介質(zhì)向基體金屬表面擴(kuò)散的作用；同時(shí)，這些平行交疊起來的片狀填料在涂層中起到了迷宮效應(yīng)，延長了腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散途徑，從而延緩了涂層下金屬的腐蝕過程。

由于涂層的介電常數(shù)很小，電絕緣性良好的涂層可以抑制陽極金屬離子的溶出和陰極的放電現(xiàn)象。因此，有機(jī)涂層能夠顯著阻擋陽極或陰極與溶液間的離子運(yùn)動，產(chǎn)生了在腐蝕電池回路的溶液區(qū)域介入電阻的效果。

2.2緩蝕和鈍化作用

涂層中的堿性顏填料能與漆膜含有的植物油酸以及有機(jī)漆膜氧化降解產(chǎn)生的低分子羧酸生成皂類化合物，如鈣皂、鋇皂、鍶皂及鋅皂等，它們可以降低漆膜的吸水性和透水性，具有緩蝕作用。

在防銹底漆中經(jīng)常采用活性較大的防銹顏填料，如鉻系、鉛系和磷酸鹽系，它們對底材具有一定的鈍化作用。當(dāng)水透過漆膜時(shí)，少量被溶解的顏料利用其強(qiáng)氧化性將金屬表面氧化生成鈍化膜，這種不通過電流而使金屬陽極鈍化的現(xiàn)象稱為金屬的“自鈍化”。

2.3陰極保護(hù)功能

在涂料中加入大量的作為陽極的金屬粉，如鋅粉。當(dāng)電解質(zhì)溶液滲透到涂層/金屬界面時(shí)，這些金屬顏料將作為陽極而被腐蝕，從而使基體金屬得到保護(hù)。富鋅底漆就是這類涂料的代表。

在以上防護(hù)機(jī)制中，屏蔽作用為物理作用，其他皆為化學(xué)作用。而在實(shí)際所應(yīng)用的涂料中，單純的物理或化學(xué)作用比較少見，多數(shù)情況下是兩者結(jié)合所產(chǎn)生的綜合作用。

3、結(jié)論

3.1 重防腐涂料具有厚膜化的特點(diǎn)，結(jié)合高性能原材料和配套涂層的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)苛刻環(huán)境下優(yōu)異的防護(hù)性能；

3.2 重防腐涂料的防護(hù)機(jī)制包括屏蔽作用、緩蝕和鈍化以及陰極保護(hù)等作用，實(shí)際服役的重防腐涂料主要多種機(jī)制的協(xié)同作用；

3.3隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，開發(fā)具有高性能、長壽命、低毒特征的水性重防腐涂料、無溶劑重防腐涂料是今后的研發(fā)方向。

[參考文獻(xiàn)]：

（1） 李國萊， 張慰盛， 管從勝.重防腐涂料[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 1999

（2） 李榮俊.重防腐涂料與涂裝[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2013

（3） G.K.v.d. Wel， O.C.G. Adan. Moisture in organic coatings - a review[J]. Progress in Organic Coatings， 1999（37）： 1-14

作者簡介：劉鴻博（1982-），男，漢族，遼寧沈陽人，本科，機(jī)電中心副主任/工程師，研究方向：塑料管道應(yīng)用技術(shù)研究，機(jī)械及金屬材料產(chǎn)品應(yīng)用研究。endprint