第八章防腐涂料

涂料化学课件

第八章 防腐蚀涂料 §8-1 概述 一、涂料在防腐蚀措施中的地位 腐蚀—所有物质因环境引起的破坏 ， 即腐蚀 腐蚀 所有物质因环境引起的破坏， 所有物质因环境引起的破坏 除化学腐蚀、电化学腐蚀外，还包括机械、 除化学腐蚀、电化学腐蚀外，还包括机械、生 物理腐蚀和它们的联合破坏，如塑料、 物、物理腐蚀和它们的联合破坏，如塑料、橡 胶的老化；木材的腐烂；混凝土、 胶的老化；木材的腐烂；混凝土、石头的溶蚀 风化等。 风化等。 腐蚀给世界各国经济带来的直接和间接损失 是惊人的。 据统计， 是惊人的 。 据统计 ， 全世界每年因腐蚀而报 废的金属达一亿吨以上， 经济损失占国民经 废的金属达一亿吨以上 ， 济总值的2~3.5%。 济总值的 。 为减少腐蚀的损失， 至今最有效、 最经济、 为减少腐蚀的损失 ， 至今最有效 、 最经济 、 应用最普遍的仍是采用有机涂层。 应用最普遍的仍是采用有机涂层 。 以日本为 例 ， 每年数万亿日元的防腐蚀费用中， 表面 每年数万亿日元的防腐蚀费用中 ， 涂装所占的比例最大， 涂装所占的比例最大，见表4-1。 。 二、防腐蚀涂料和防锈涂料 以防腐蚀为主要功能的涂料叫防腐蚀涂料。 以防腐蚀为主要功能的涂料叫防腐蚀涂料。 防腐蚀涂料可分防锈漆 防腐漆两类 防锈漆和 两类。 防腐蚀涂料可分防锈漆和防腐漆两类。 防锈漆是用于防止金属受自然因素（ 大气、 防锈漆是用于防止金属受自然因素 （ 大气 、 海水 及土壤等）造成的电化学腐蚀的底漆。 及土壤等）造成的电化学腐蚀的底漆。 防腐漆则用作防止金属受化学介质或工业介质 盐等）的化学腐蚀的涂料。 （酸、碱、盐等）的化学腐蚀的涂料。 防锈漆是金属用底漆。 防锈漆是金属用底漆。 防腐漆为由底漆至面漆的配套系统。 防腐漆为由底漆至面漆的配套系统 。 防腐漆用于 金属时，往往配套应用防锈底漆。 金属时，往往配套应用防锈底漆。 防腐蚀涂料保护范围包括各种金属和非金属材料。 防腐蚀涂料保护范围包括各种金属和非金属材料 。 三、防腐蚀涂层的作用 防腐蚀涂料在被涂装基体表面固化后形成涂 防止基体腐蚀，其作用有如下几种： 层，防止基体腐蚀，其作用有如下几种： 使基体与外部环境隔离， （1）屏蔽作用 使基体与外部环境隔离，以 ） 免受到腐蚀。 根据电化学腐蚀原理， 免受到腐蚀 。 根据电化学腐蚀原理 ， 涂层下 金属发生腐蚀需有水、 离子存在， 金属发生腐蚀需有水 、 氧 、 离子存在 ， 以及 离子流通的途径。 阻挡水、 氧和离子的透入， 离子流通的途径 。 阻挡水 、 氧和离子的透入 ， 就可防止金属腐蚀。 就可防止金属腐蚀。 涂层中含有的化学防锈颜料， （2）缓蚀作用 涂层中含有的化学防锈颜料， ） 在有水存在时， 从颜料中离解出缓蚀离子， 在有水存在时 ， 从颜料中离解出缓蚀离子 ， 从而引起阳极极化， 或阴极极化， 从而引起阳极极化 ， 或阴极极化 ， 或阴阳极 同时极化， 抑制腐蚀进行。 同时极化 ， 抑制腐蚀进行 。 缓蚀剂可弥补屏 蔽作用的不足， 蔽作用的不足 ， 屏蔽作用又能防止缓蚀离子 流失，两者相得益彰。 流失，两者相得益彰。 （3）电化学作用 涂料中加入对基体金属能 ） 成为牺牲阳极的金属粉， 成为牺牲阳极的金属粉 ， 金属粉之间和金属 粉与基体之间能达到电接触程度， 粉与基体之间能达到电接触程度 ， 从而保护 基体免受腐蚀。如富锌底漆对钢铁的保护。 基体免受腐蚀。如富锌底漆对钢铁的保护。 四、对防腐蚀涂层性能的要求 是对防腐蚀涂层最基本的要求。 （1）抗渗透性 是对防腐蚀涂层最基本的要求。涂 ） 层作为一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓水、 层作为一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓水、氧 和离子的透过，从而发挥防腐蚀作用。 和离子的透过，从而发挥防腐蚀作用。 水对涂层的渗透认为是通过吸附、溶解、扩散、 水对涂层的渗透认为是通过吸附、溶解、扩散、毛 细管吸引的过程。 细管吸引的过程。颜料的加入能提高涂层的抗渗透 颜料粒子不透水，能填充管孔， 性。颜料粒子不透水，能填充管孔，延长渗透到基 体的路径。涂层越厚，则透水率越低， 体的路径。涂层越厚，则透水率越低，故重防腐涂 料都是厚膜型。 料都是厚膜型。 在电化学腐蚀过程中必须有离子参加反应，涂层的 在电化学腐蚀过程中必须有离子参加反应， 电阻可阻挡离子的通过而阻缓腐蚀的发生。 电阻可阻挡离子的通过而阻缓腐蚀的发生。 （2）对腐蚀介质的稳定性 是指涂层在化学 ） 上既不被腐蚀介质分解， 上既不被腐蚀介质分解，也不与腐蚀介质发 生有害的反应， 生有害的反应，物理上不被腐蚀介质溶解或 溶胀。 溶胀。 （3）附着力和湿附着力 涂层要有效地保护 ） 基体，就必须在使用期内与基体牢固附着。 基体，就必须在使用期内与基体牢固附着。 除反应性底漆外， 除反应性底漆外，涂层的附着力主要靠分子 间的物理吸引力。 间的物理吸引力。 涂层在使用过程中，影响附着力的因素有 涂层在使用过程中，影响附着力的因素有： 1、涂层—金属界面上水的积聚。水对金属的 涂层—金属界面上水的积聚。 亲和力大于高聚物对金属的亲和力， 亲和力大于高聚物对金属的亲和力，故水能 插入其中间，取代高聚物的吸附。 插入其中间，取代高聚物的吸附。 湿附着力是指涂装在物体上的漆膜在水中浸 泡一段时间后的附着力。 泡一段时间后的附着力。 若漆膜湿附着力差， 若漆膜湿附着力差，透过漆膜到达钢铁表面 的水分子与钢铁表面发生作用， 的水分子与钢铁表面发生作用，就可顶替掉 原来的漆膜与钢铁表面的作用而形成水层， 原来的漆膜与钢铁表面的作用而形成水层， 而透过漆膜的O 便可溶于漆膜下的水。 而透过漆膜的O2便可溶于漆膜下的水。 钢铁就有了发生腐蚀的条件。 有O2和H2O，钢铁就有了发生腐蚀的条件。腐 蚀一旦发生，水就成为盐的溶液， 蚀一旦发生，水就成为盐的溶液，于是有渗 透压产生。 透压产生。 在渗透压作用下， 可非常迅速地通过漆膜， 在渗透压作用下，O2和H2O可非常迅速地通过漆膜， 此时的漆膜相当于半透膜， 此时的漆膜相当于半透膜，漆膜的附着力受到进一 步破坏，导致与钢铁表面脱离（气泡因之生成）。 步破坏，导致与钢铁表面脱离（气泡因之生成）。 另一方面，腐蚀发生时，体系中有 离子产生， 另一方面，腐蚀发生时，体系中有OH-离子产生， 它可使一些易水解的基团水解， 它可使一些易水解的基团水解，使漆膜失去应有的 机械物理性能，从而失去保护钢铁的作用。 机械物理性能，从而失去保护钢铁的作用。 若漆膜的透水性、透氧性低，膜下溶解离子少，渗 若漆膜的透水性、透氧性低，膜下溶解离子少， 透压低，可延长湿附着力降低的时间， 透压低，可延长湿附着力降低的时间，使涂膜的保 护期得到延长。 护期得到延长。 2、内应力的积累。涂层在固化和使用过程中，涂 内应力的积累。涂层在固化和使用过程中， 层体积会收缩而形成内应力。 层体积会收缩而形成内应力。若内应力大于附着 涂层会脱开； 力，涂层会脱开；内应力小于附着力而大于内聚 涂层会开裂。 力，涂层会开裂。 较柔软的涂层能通过分子构象变化消除内应力， 较柔软的涂层能通过分子构象变化消除内应力， 高交联的刚性涂层则不行。 高交联的刚性涂层则不行。 片状、纤维状颜料也能降低涂层的内应力， 片状、纤维状颜料也能降低涂层的内应力，但代 价是颜料与高聚物间微观开裂。 价是颜料与高聚物间微观开裂。 §8-2 防锈漆 钢铁占金属使用量的95%，且70%的钢铁处在大气腐 ， 钢铁占金属使用量的 的钢铁处在大气腐 蚀的危害之下，防治大气腐蚀是防锈漆的重点所在。 蚀的危害之下，防治大气腐蚀是防锈漆的重点所在。 在防锈漆组分中， 在防锈漆组分中，对防锈功能起关键作用的是颜料和 成膜物质。其中颜料包括种类、用量、 成膜物质。其中颜料包括种类、用量、不同颜料之间 的配合。 的配合。 防锈漆的作用机理主要分为物理防锈、化学防锈、 防锈漆的作用机理主要分为物理防锈、化学防锈、电 化学防锈和综合防锈四类。 化学防锈和综合防锈四类。 一、物理防锈漆 使用物理防锈颜料——本身化学性质稳定的 本身化学性质稳定的 使用物理防锈颜料 颜料， 颜料，与被涂装的金属表面基本不发生化学 和电化学反应。其作用机理： 和电化学反应。其作用机理： 1、借助其微细的颗粒填充漆膜结构，提高 、借助其微细的颗粒填充漆膜结构， 漆膜的致密度，降低漆膜的渗透性，如红土、 漆膜的致密度，降低漆膜的渗透性，如红土、 铁红、铁黄等。 铁红、铁黄等。 2、呈片状的颜料（如铝粉、不锈钢片、云 、呈片状的颜料（如铝粉、不锈钢片、 母氧化铁等）在漆膜中薄片相叠， 母氧化铁等）在漆膜中薄片相叠，能切断 漆膜中的毛细孔， 漆膜中的毛细孔，延长腐蚀因子渗入漆膜 的路径，增加漆膜的封闭性，屏蔽水、 的路径，增加漆膜的封闭性，屏蔽水、氧、 离子等腐蚀因子的透过， 离子等腐蚀因子的透过，从而提高涂层的 防蚀能力。 防蚀能力。 （1）铁红防锈漆 ） （2）云母氧化铁防锈漆 ） （3）铝粉防锈漆 ） （4）玻璃鳞片防锈漆 ） （5）不锈钢鳞片防锈漆 ） 二、化学防锈漆 化学防锈漆所用颜料有铅系、铬酸盐系和无 化学防锈漆所用颜料有铅系、 毒颜料三类。 毒颜料三类。 1、铅系防锈漆 应用量最大的颜料是红丹 、 ），它是一种优良的防锈颜料 它是一种优良的防锈颜料， （Pb2O4），它是一种优良的防锈颜料，尤 其是对工业大气或带有残留铁锈的钢铁表面， 其是对工业大气或带有残留铁锈的钢铁表面， 具有优良的防锈效果。 具有优良的防锈效果。 其缺点是有毒性，红丹粉尘会吸入人体， 其缺点是有毒性，红丹粉尘会吸入人体，红 丹漆也能通过皮肤吸收。 丹漆也能通过皮肤吸收。 2、铬酸盐防锈漆 、 主要是碱式铬酸锌、铬酸锶等微溶型颜料。 主要是碱式铬酸锌、铬酸锶等微溶型颜料。 当水分透过涂膜时会溶解铬酸根离子， 当水分透过涂膜时会溶解铬酸根离子，通 过其强氧化作用，使钢、 过其强氧化作用，使钢、铝、镁等金属表 面生成膜，从而发生阳极钝化。 面生成膜，从而发生阳极钝化。 3、无毒颜料防锈漆 、 无毒防锈颜料有磷酸锌、磷酸铝、钼酸锌、 无毒防锈颜料有磷酸锌、磷酸铝、钼酸锌、 钼酸钙、偏硼酸钡、离子交换型颜料等。 钼酸钙、偏硼酸钡、离子交换型颜料等。其中 效果较好，应用较广的是磷酸锌和磷酸铝类。 效果较好，应用较广的是磷酸锌和磷酸铝类。 （1）磷酸锌防锈漆 磷酸锌在涂层内部缓慢 ） 离解为磷酸离子 缩合磷酸离子， 磷酸离子、 离解为磷酸离子、缩合磷酸离子，与金属表面 反应，使金属钝化，并形成复杂坚固的络合物， 反应，使金属钝化，并形成复杂坚固的络合物， 在金属表面与漆料之间成为一层薄膜， 在金属表面与漆料之间成为一层薄膜，起防锈 作用。 作用。 （2）三聚磷酸铝防锈漆 ） 三聚磷酸铝是防锈性能优良的无公害防锈颜 其防锈效果有时优于红丹，相当于锌黄， 料。其防锈效果有时优于红丹，相当于锌黄， 储存稳定性和耐候性能良好。 储存稳定性和耐候性能良好。 三聚磷酸铝防锈漆广泛用于输油管道、桥梁、 三聚磷酸铝防锈漆广泛用于输油管道、桥梁、 铁路、船舶、车辆、化工设备及建筑业等。 铁路、船舶、车辆、化工设备及建筑业等。 作电冰箱底漆效果也良好。 作电冰箱底漆效果也良好。 三、电化学防锈漆 该类防锈漆的主要成分是金属粉颜料、 该类防锈漆的主要成分是金属粉颜料、粘 结剂和助剂。 结剂和助剂。 金属粉颜料以电极较负的锌粉为主， 金属粉颜料以电极较负的锌粉为主，在干 以电极较负的锌粉为主 膜中占很大比例，被称为“富锌漆” 膜中占很大比例，被称为“富锌漆”。 富锌底漆含有占干膜质量70%以上的锌粉， 以上的锌粉， 富锌底漆含有占干膜质量 以上的锌粉 在漆膜中锌粉互相接触并与钢铁底材接触 而导电，在腐蚀环境中， 而导电，在腐蚀环境中，锌粉作为牺牲阳 极而对钢铁起阳极保护作用。 极而对钢铁起阳极保护作用。 1、无机富锌底漆 、 分水溶性后固化型、水溶性自固化型、醇 分水溶性后固化型、水溶性自固化型、 溶性自固化型。 溶性自固化型。 （1）水溶性后固化无机富锌底漆 ） （2）水溶性自固化无机富锌底漆 ） （3）醇溶性自固化无机富锌底漆 ） 2、有机富锌漆 、 以环氧酯、环氧树脂、聚氨酯、 以环氧酯、环氧树脂、聚氨酯、氯化橡胶等 为粘结剂，其机械性能比无机型好， 为粘结剂，其机械性能比无机型好，对表面 处理的要求比无机型低， 处理的要求比无机型低，容易施工且受环境 影响小，对面漆配合比较容易。但导电性、 影响小，对面漆配合比较容易。但导电性、 耐热性及耐溶剂性不如无机型。 耐热性及耐溶剂性不如无机型。 H06-4环氧富锌 底漆配方 环氧富锌 四、磷化底漆 磷化底漆是一种高效的金属表面预处理剂， 磷化底漆是一种高效的金属表面预处理剂， 具有磷化处理的作用，但不能代替底漆。 具有磷化处理的作用，但不能代替底漆。 它由聚乙烯醇缩丁醛、 它由聚乙烯醇缩丁醛、铬酸盐及辅助材料组 用磷酸作处理剂。 成，用磷酸作处理剂。 一般两罐装，也有一罐装的 一般两罐装，也有一罐装的。 两罐装 一罐装 磷化底漆的作用是磷化-钝化-成膜的过程 漆中的磷酸铁使钢铁表面磷化， 漆中的磷酸铁使钢铁表面磷化，生成极薄的 厚度不超过10 的磷化膜 的磷化膜； 厚度不超过 m的磷化膜； 铬酸盐使金属表面钝化，形成稳定的钝化膜； 铬酸盐使金属表面钝化，形成稳定的钝化膜； 聚乙烯醇缩丁醛牢固地附在经磷化、 聚乙烯醇缩丁醛牢固地附在经磷化、钝化的 表面上， 能与磷酸、铬酸盐络合，把金属、 表面上，并能与磷酸、铬酸盐络合，把金属、 钝化膜及成膜物结合成为一体， 钝化膜及成膜物结合成为一体，形成致密的 保护膜。 保护膜。 磷化底漆广泛应用于钢铁及有色金属的增强 防锈，尤其适宜对海洋、 防锈，尤其适宜对海洋、湿热地区及水下设 备和金属结构的保护。 备和金属结构的保护。对不能进行磷化处理 的大型金属结构， 的大型金属结构，磷化底漆可取得相同或更 好的结果。 好的结果。 在磷化底漆上必需涂覆其他防锈漆才能有较 好效果。在其上面涂覆醇酸、环氧、酚醛、 好效果。在其上面涂覆醇酸、环氧、酚醛、 聚氨酯、氨基烘漆、乳胶漆、 聚氨酯、氨基烘漆、乳胶漆、氯化橡胶漆等 均附着力良好。 均附着力良好。 五、锈面涂料（或带锈涂料） 锈面涂料（或带锈涂料） 是可在生锈的钢铁表面涂装而又具有一定 的防锈功能的涂料。 的防锈功能的涂料。 1、渗透型 由含油树脂或熟油、防锈颜料、 、 由含油树脂或熟油、防锈颜料、 渗透剂等组成，有极强的渗透力， 渗透剂等组成，有极强的渗透力，能渗入 到疏松的铁锈中，进行浸润、分隔、 到疏松的铁锈中，进行浸润、分隔、阻止 锈蚀进一步发展， 锈蚀进一步发展，同时依靠防锈颜料的防 锈保护作用。 锈保护作用。 漆料有：熟油、油基树脂、醇酸、环氧酯 漆料有：熟油、油基树脂、醇酸、 鱼油和鱼油醇酸的渗透性最好。 等。鱼油和鱼油醇酸的渗透性最好。 颜料以红丹和铁红为主。铁酸盐的还原性 颜料以红丹和铁红为主。 使铁锈转化成稳定的磁性氧化铁。 使铁锈转化成稳定的磁性氧化铁。配方见 表4-15。 。 渗透型锈面涂料适用于锈面比较陈久、 渗透型锈面涂料适用于锈面比较陈久、化 学污染较少的钢铁表面。 学污染较少的钢铁表面。 2、转化型 、 是利用某些物质能与锈反应， 是利用某些物质能与锈反应，把铁锈转化成具有 保护性或无害的络合物和螯合物， 保护性或无害的络合物和螯合物，并以成膜物固 定而形成保护层的涂料。 定而形成保护层的涂料。 转化型有磷酸-黄血盐（亚铁氰化钾），磷酸-丹 转化型有磷酸 黄血盐（亚铁氰化钾），磷酸 丹 黄血盐 ），磷酸 宁酸两种。 宁酸两种。黄血盐在磷酸作用下能将铁锈转化为 普鲁士蓝络合物。 普鲁士蓝络合物。丹宁酸分子上的邻位羟基在酸 性介质中与三价铁配位络合生成螯合物， 性介质中与三价铁配位络合生成螯合物，转化剂 中的磷酸可产生磷化作用，生成磷化膜。 中的磷酸可产生磷化作用，生成磷化膜。 转化型锈面涂料多为两罐装，用时调配， 转化型锈面涂料多为两罐装，用时调配，见表4-16、 、 表4-17。 。 转化型锈面漆的转化速度较快， 转化型锈面漆的转化速度较快，应及时涂防锈底漆 和面漆。它在锈层均匀、片状、厚锈、 和面漆。它在锈层均匀、片状、厚锈、无氧化皮的 钢铁表面效果较好， 钢铁表面效果较好，但对锈层不均匀的钢板效果不 易发生或转化不完全，或转化液过多， 佳，易发生或转化不完全，或转化液过多，残留酸 性介质而造成膜下腐蚀。 性介质而造成膜下腐蚀。 3、稳定型 、 由漆料和活性颜料及助剂组成。成膜后通过缓慢 由漆料和活性颜料及助剂组成。 的水解作用， 的水解作用，与活泼的铁锈形成难溶的杂多酸络 合物，使铁锈处于稳定状态。 合物，使铁锈处于稳定状态。 常用的活性颜料有磷酸锌、磷酸铝、铬酸盐及铬 常用的活性颜料有磷酸锌、磷酸铝、 有磷酸锌 酸二苯胍、三苯胍等， 酸二苯胍、三苯胍等，也可加入一些片状颜料增 加抗渗透性和耐久性，加入表面活性剂以加强对 加抗渗透性和耐久性，加入表面活性剂以加强对 锈面的浸润和渗透。锌黄的铬酸根离子、 锈面的浸润和渗透。锌黄的铬酸根离子、红丹漆 的壬二酸铅能渗透锈层， 的壬二酸铅能渗透锈层，达到锈与底材金属的界 面起阳极缓蚀作用。 面起阳极缓蚀作用。 稳定型锈面涂料涂一道的厚度为40~70 m， 稳定型锈面涂料涂一道的厚度为 ， 适合锈层不太厚的场合。 适合锈层不太厚的场合。稳定型锈面涂料对 锈层的作用较慢，一般需要3~4个月，甚至 个月， 锈层的作用较慢，一般需要 个月 更长时间才能完成反应。 更长时间才能完成反应。 4、惰性化涂料 其目标是将锈层内的祸根— 、 其目标是将锈层内的祸根 —硫酸根离子惰性化，使之不再促进腐蚀， 硫酸根离子惰性化， 硫酸根离子惰性化 使之不再促进腐蚀， 即用磷酸钡将锈中的硫酸亚铁沉积为不溶的 硫酸钡。 硫酸钡。在锈面上这种涂料比常规涂料防腐 蚀效果要好。 蚀效果要好。 5、综合型涂料 、 是根据前面的作用机理， 是根据前面的作用机理，采用二种或二种以上类型 的复合型涂料，以弥补一种类型的不足， 转化-稳 的复合型涂料，以弥补一种类型的不足，如转化 稳 定型 。 锈面涂料预处理简单，施工方便，也有一定的保护 锈面涂料预处理简单，施工方便， 效果，对一些大型设备和构件的制造、 效果，对一些大型设备和构件的制造、维护要求不 是非常高的金属产品表面是适宜的。 是非常高的金属产品表面是适宜的。对储罐内壁衬 重点工程、 里、重点工程、对外观和防护要求高的场合不宜用 锈面涂料，而必须彻底除锈， 锈面涂料，而必须彻底除锈，除去残留硫酸根离子 和氯离子才能进行涂装。 和氯离子才能进行涂装。 六、车间底漆（预涂底漆或保养底漆） 车间底漆（预涂底漆或保养底漆） 这类底漆是在工厂车间使用。如造船厂、桥梁厂、 这类底漆是在工厂车间使用。如造船厂、桥梁厂、 管道厂及机械厂等将作为原材料的金属材料或初期 半成品进行表面处理并涂装底漆保护 进行表面处理并涂装底漆保护。 半成品进行表面处理并涂装底漆保护。在机械加工 基本完成后，在工厂或现场再进行最后的涂装， 基本完成后，在工厂或现场再进行最后的涂装，不 仅使涂装作业工厂化，且实现了材料的源头保护。 仅使涂装作业工厂化，且实现了材料的源头保护。 为适应工厂化涂装和后来的机械加工， 为适应工厂化涂装和后来的机械加工，对车间底漆 有如下要求 要求： 有如下要求： 常用的车间底漆为富锌底漆和磷化底漆， 常用的车间底漆为富锌底漆和磷化底漆，见表4-18。 。 §8-3 防腐蚀漆 涂层是一种应用最广泛的防腐蚀措施。 涂层是一种应用最广泛的防腐蚀措施。防锈漆仅仅 是金属用的底漆， 是金属用的底漆，防腐蚀漆包括了由底漆至面漆的 整个配套系统，保护的范围既可是金属， 整个配套系统，保护的范围既可是金属，又可是非 金属。只有防腐蚀漆用于金属时， 金属。只有防腐蚀漆用于金属时，才往往配套使用 防锈底漆。 防锈底漆。 一、防腐蚀涂层系统 防腐蚀涂层在许多场合往往有几道涂层， 防腐蚀涂层在许多场合往往有几道涂层，组成一个 系统发挥功效。 汽车漆，外层强调高装饰性 强调高装饰性、 系统发挥功效。如汽车漆，外层强调高装饰性、耐 用候性， 底层的电沉积漆则强调防腐蚀性 的电沉积漆则强调防腐蚀性。 用候性，而底层的电沉积漆则强调防腐蚀性。有的 时候，防腐蚀涂层仅是单层，如粉末涂料。 时候，防腐蚀涂层仅是单层，如粉末涂料。 1、底漆 、 是整个涂层系统中极重要的基础。对其要求是： 是整个涂层系统中极重要的基础。对其要求是： 1）底漆应对底材有非常好的湿附着力。故树脂应 ）底漆应对底材有非常好的湿附着力。 有极性基团，特别是胺基， 有极性基团，特别是胺基，它可与钢铁表面形成很 强的氢键。环氧—胺体系是很好的底漆 胺体系是很好的底漆， 强的氢键。环氧 胺体系是很好的底漆，既有极性 基团，又有胺基，主链有芳基，呈刚性， 基团，又有胺基，主链有芳基，呈刚性，湿附着力 主链中以醚键相连，具有抗水解性。 好；主链中以醚键相连，具有抗水解性。 2）底漆的基料应具有屏蔽性，宜耐碱。 ）底漆的基料应具有屏蔽性，宜耐碱。 3）含较多颜填料（PVC略大于 ）含较多颜填料（ 略大于CPVC）， ）， 略大于 可减少漆膜收缩率，保持与底材的附着力， 可减少漆膜收缩率，保持与底材的附着力， 增加薄膜表面粗糙度， 增加薄膜表面粗糙度，增加与上层漆的结 合力，增强屏蔽性。 合力，增强屏蔽性。 4）底漆粘度应较小，以利于对底材的润湿 ）底漆粘度应较小， 及渗入孔隙表面。 及渗入孔隙表面。 2、中间漆 、 主要作用： 主要作用： 1）与底漆和面漆附着力良好； ）与底漆和面漆附着力良好； 2）增加涂层系统厚度，提高涂层系统屏蔽 ）增加涂层系统厚度， 性能； 性能； 3）提供平整表面，并具备较好的弹性，可 ）提供平整表面，并具备较好的弹性， 缓冲行驶中小石子的冲击。 缓冲行驶中小石子的冲击。 3、面漆 、 1）屏蔽日光紫外线对涂层的破坏，延缓光老化， ）屏蔽日光紫外线对涂层的破坏，延缓光老化， 延长涂层系统寿命， 延长涂层系统寿命，装饰美观及作为不同层次颜色 的标志。 的标志。 2）H2O和O2的透过率低，在不影响机械物理性能 ） 和 的透过率低， 的前提下尽量提高交联度和玻璃化温度。 的前提下尽量提高交联度和玻璃化温度。加入片状 颜料如铝片、云母和玻璃磷片等，起屏蔽作用。 颜料如铝片、云母和玻璃磷片等，起屏蔽作用。 3）有很好的耐冲击性能，且有一定厚度。 ）有很好的耐冲击性能，且有一定厚度。 二、防腐蚀漆的种类 1、环氧树脂防腐蚀漆 、 是防腐蚀漆中应用最广泛的品种。 是防腐蚀漆中应用最广泛的品种。环氧树脂最突出 的优点： 的优点： （1）与物面的附着力好，与金属、混凝土、木材 ）与物面的附着力好，与金属、混凝土、 及玻璃等均有优良的附着力。 及玻璃等均有优良的附着力。因其分子中含有极性 的羟基、醚键等，即使对湿面也有好的附着力 对湿面也有好的附着力。 的羟基、醚键等，即使对湿面也有好的附着力。 左右， （2）环氧树脂固化时体积收缩仅有 左右，且其 ）环氧树脂固化时体积收缩仅有2%左右 分子中的醚键使分子链柔软便于旋转， 分子中的醚键使分子链柔软便于旋转，可消除内应 附着力高。 力，故附着力高。 （3）优良的耐水性、耐碱性和耐油性，是优 ）优良的耐水性、耐碱性和耐油性， 良防腐蚀漆的基料。 良防腐蚀漆的基料。 （4）固化剂种类多 见表4-19)，在各种施工 ）固化剂种类多(见 ， 条件下均有良好的固化活性，可配成在潮湿、 条件下均有良好的固化活性，可配成在潮湿、 水下和加热等条件下固化的涂料。 水下和加热等条件下固化的涂料。 （5）环氧树脂与交联剂固化后形成三维网状 ） 结构，能耐石油浸渍而不溶胀， 结构，能耐石油浸渍而不溶胀，故广泛用于作 储油罐的内壁涂料。 储油罐的内壁涂料。 （6）环氧中含有醚键，经日光紫外线照射易 ）环氧中含有醚键， 降解断链，不宜作户外面漆。 降解断链，不宜作户外面漆。 目前大量用防腐蚀的是低分子量环氧树脂为 基础的双组分漆， 基础的双组分漆，能制成高固体分和无溶剂 涂层交联度高，防腐蚀性能好。 漆，涂层交联度高，防腐蚀性能好。这类涂 层的性能往往取决于固化剂。 层的性能往往取决于固化剂。可用于防腐蚀 漆的固化剂主要有胺类、多异氰酸酯、 漆的固化剂主要有胺类、多异氰酸酯、酚醛 和氨基树脂等。 和氨基树脂等。 2、聚氨酯防腐蚀漆 、 应用于防腐蚀的聚氨酯树脂常含有两个组分： 应用于防腐蚀的聚氨酯树脂常含有两个组分：一 个含异氰酸酯基—NCO；另一个含羟基。临使用 个含异氰酸酯基 ；另一个含羟基。 时双组分混合反应固化生成聚氨基甲酸酯。 时双组分混合反应固化生成聚氨基甲酸酯。在防 腐蚀漆中应用最广的是双组分型和湿固化型。 腐蚀漆中应用最广的是双组分型和湿固化型。 聚氨酯防腐蚀涂料的性能接近环氧涂料。 聚氨酯防腐蚀涂料的性能接近环氧涂料。相似之 处如：均为双组分涂料，在规定时间内用完， 处如：均为双组分涂料，在规定时间内用完，能 室温交联；涂层耐石油、盐液等浸渍， 室温交联；涂层耐石油、盐液等浸渍，具有优良 的防腐蚀性能；可制成无溶剂涂料、 的防腐蚀性能；可制成无溶剂涂料、高固体分涂 料和粉末涂料；一次施工可获得厚膜； 料和粉末涂料；一次施工可获得厚膜；可与煤焦 油沥青混合，制成抗盐水的低价防腐蚀涂料。 油沥青混合，制成抗盐水的低价防腐蚀涂料。 聚氨酯与环氧涂料的主要差别见表 聚氨酯与环氧涂料的主要差别见表4-20。 。 聚氨酯防腐蚀漆的适应性和综合性能好， 聚氨酯防腐蚀漆的适应性和综合性能好，能 适应复杂多变的工作条件。 适应复杂多变的工作条件。这是由于氨基甲 酸键既有高度极性又具有化学惰性， 酸键既有高度极性又具有化学惰性，以及异 氰酸基的高度活性， 氰酸基的高度活性，可按实际需要进行调节 的缘故。 的缘故。 聚氨酯防腐蚀涂料已与环氧树脂、 聚氨酯防腐蚀涂料已与环氧树脂、氯化橡胶 一起成为最重要的高效防腐蚀漆种。 一起成为最重要的高效防腐蚀漆种。 3、含氯树脂防腐蚀漆 、 常用来制造防腐蚀涂料的含氯聚合物， 常用来制造防腐蚀涂料的含氯聚合物，是指在其 成分中含大量氯的树脂，含氯量为40%~60%。 成分中含大量氯的树脂，含氯量为 。 因含氯量高，涂膜不易燃烧，也不易生霉。 因含氯量高，涂膜不易燃烧，也不易生霉。 它们都属于挥发性涂料，干燥迅速，低温下也能 它们都属于挥发性涂料，干燥迅速， 成膜，施工不受季节、气候的限制。 成膜，施工不受季节、气候的限制。干燥已久的 涂层上也可覆漆，施工间隔不受限制。 涂层上也可覆漆，施工间隔不受限制。 漆膜耐水、 漆膜耐水、盐、碱，防腐蚀性良好，但不耐有机 防腐蚀性良好， 溶剂、不耐高温，高温时则析出氯化氢而降解。 溶剂、不耐高温，高温时则析出氯化氢而降解。 氯化聚合物的氯化工艺简单，原料丰富易得， 氯化聚合物的氯化工艺简单，原料丰富易得， 近年获得迅速发展，应用范围广泛。 近年获得迅速发展，应用范围广泛。 可广泛应用于化工设备、油田管道、 可广泛应用于化工设备、油田管道、海洋设 船舶、冶金矿山、盐业、 施、船舶、冶金矿山、盐业、渔场和三废处 理等行业的防腐防锈。 理等行业的防腐防锈。 含氯聚合物防腐蚀漆有两大类： 含氯聚合物防腐蚀漆有两大类：一类是橡胶 类防腐蚀漆；另一类是乙烯树脂防腐蚀漆。 类防腐蚀漆；另一类是乙烯树脂防腐蚀漆。 4、酚醛树脂防腐蚀漆 、 酚醛树脂价廉、原料易得， 酚醛树脂价廉、原料易得，有较好的耐水 耐酸性，能用其他树脂改性， 性、耐酸性，能用其他树脂改性，在防腐 蚀漆中一直占有一定比例。 蚀漆中一直占有一定比例。 如酚醛环氧酯防腐蚀漆，是以丁醇改性纯 如酚醛环氧酯防腐蚀漆， 酚醛树脂与环氧酯为基料的烘干漆，耐酸、 酚醛树脂与环氧酯为基料的烘干漆，耐酸、 碱及农药腐蚀，附着力好，耐冲击， 碱及农药腐蚀，附着力好，耐冲击，适于 化工管道、容器、罐头内壁的防腐蚀涂装。 化工管道、容器、罐头内壁的防腐蚀涂装。 5、生漆及其改性树脂防腐蚀漆 、 生漆的耐腐蚀性与酚醛漆相近， 生漆的耐腐蚀性与酚醛漆相近，但由于其综合性能 防腐蚀效果比酚醛漆优良。 好，防腐蚀效果比酚醛漆优良。 生漆的涂层耐碱性稍差，耐酸性好， 生漆的涂层耐碱性稍差，耐酸性好，在常温下对浓 度小于70%的硫酸、磷酸及各种浓度的 的硫酸、 度小于 的硫酸 磷酸及各种浓度的HCI均可耐 均可耐 对氯化钙、氯化钠等电解质溶液十分稳定； 蚀；对氯化钙、氯化钠等电解质溶液十分稳定；汽 酒精等对其不能溶解或溶胀； 油、苯、酒精等对其不能溶解或溶胀；生漆经氧化 聚合，其膜的交联密度很高， 聚合，其膜的交联密度很高，耐沸水及许多试剂的 侵蚀，但漆膜较脆。 侵蚀，但漆膜较脆。 6、烘干漆比气干漆具有较好的防腐能力的原因 、 1、高温下漆料易流入钢铁表面的微孔中， 、高温下漆料易流入钢铁表面的微孔中， 既排除了气体和水汽， 提高了附着力； 既排除了气体和水汽，又提高了附着力； 2、高温下刚性链活动容易，极性基团能较 、高温下刚性链活动容易， 好地排列在钢铁表面，提高了湿附着力； 好地排列在钢铁表面，提高了湿附着力； 3、烘干漆的交联度高于气干漆，漆膜密封 、烘干漆的交联度高于气干漆， 交联度高于气干漆 性好，水和氧的透过率降低。 性好，水和氧的透过率降低。 7、重防腐蚀涂料 、 是指具有强力抗腐蚀能力的防腐蚀涂料，即 是指具有强力抗腐蚀能力的防腐蚀涂料， 指那些能在苛刻腐蚀条件下， 指那些能在苛刻腐蚀条件下，有效保护期很 长的涂料。 长的涂料。 为达到这种效果，除了涂料本身的防腐蚀性 为达到这种效果， 能外，还包括涂料配套、 能外，还包括涂料配套、表面处理等多方面 的配合。因此， 的配合。因此，重防腐蚀涂料应理解为重防 腐蚀体系。 腐蚀体系。重防腐蚀体系的建立必须把握住 每一个工序的质量。 每一个工序的质量。 为影响涂膜寿命的各种因素。 表4-21为影响涂膜寿命的各种因素。 为影响涂膜寿命的各种因素 在海洋、滨海地区、船舶、集装箱、油罐、 在海洋、滨海地区、船舶、集装箱、油罐、输变电 设备、化工厂、矿山等腐蚀环境中， 设备、化工厂、矿山等腐蚀环境中，用一般防腐蚀 涂料，保护期通常为2~3年，最多 年左右。 年左右。 涂料，保护期通常为 年 最多5年左右 重防腐蚀涂料能在上述严酷环境下保护钢铁结构在 10~15年以上不受腐蚀。重防腐蚀涂料的成本高于 年以上不受腐蚀。 年以上不受腐蚀 普通防腐蚀涂料， 普通防腐蚀涂料，但涂料成本仅占涂装费用的 1/3~1/4，可见重防腐蚀涂料是有很好经济效益和社 ， 会效益的。 会效益的。 构成重防腐蚀涂料体系的主要条件 （1）表面处理要求严格，通常要进行喷射除 ）表面处理要求严格， 除油，达到规定的清洁度、粗糙度标准。 锈、除油，达到规定的清洁度、粗糙度标准。 （2）必须有富锌底漆，有的要涂磷化底漆。 ）必须有富锌底漆，有的要涂磷化底漆。 （3）根据用途要求，选择与金属基体有良好 ）根据用途要求， 附着力及防腐蚀性能良好的涂料品种。 附着力及防腐蚀性能良好的涂料品种。如环氧 树脂涂料、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料、 树脂涂料、氯化橡胶涂料、聚氨酯涂料、含氯 聚烯烃涂料、氟碳树脂涂料、 聚烯烃涂料、氟碳树脂涂料、有机硅树脂涂料 等。 （4）使用化学防锈颜料和屏蔽性颜料，如 ）使用化学防锈颜料和屏蔽性颜料， 红丹、铬酸盐系颜料、云母氧化铁、铝粉、 红丹、铬酸盐系颜料、云母氧化铁、铝粉、 玻璃鳞片等。 玻璃鳞片等。 （5）涂层应有足够厚度，通常干膜总厚度 ）涂层应有足够厚度， 不低于200m，厚者可达 不低于 ，厚者可达500~1000 m ， 甚至2000 m 。 甚至 （6）注意施工环境因素和涂装技术符合要 ） 求。 重防腐蚀涂料的特点 长效寿命。 （1）具有严酷腐蚀环境下应用和长效寿命。 ）具有严酷腐蚀环境下应用和长效寿命 （2）厚膜化，这是重防腐蚀涂料的重要标志之一， ）厚膜化，这是重防腐蚀涂料的重要标志之一， 也给涂料加工与施工提出了新的课题。 也给涂料加工与施工提出了新的课题。 （3）高性能的耐腐蚀合成树脂和新型颜填料的开 ）高性能的耐腐蚀合成树脂和新型颜填料的开 发应用，是促进重防腐蚀涂料发展的关键。 发应用，是促进重防腐蚀涂料发展的关键。 （4）重防腐蚀涂料必须同金属基体的严格表面处 ）重防腐蚀涂料必须同金属基体的严格表面处 相结合才能达到理想的效果，两者缺一不可。 理相结合才能达到理想的效果，两者缺一不可。 （5）正确的施工和维修管理是实现重防腐蚀涂料 ）正确的施工和维修管理是实现重防腐蚀涂料 设计规程和目标的重要环节。 设计规程和目标的重要环节。 厚膜化对涂料配方工艺提出的要求 （1）高固体分或无溶剂化 ） 即涂料静止时粘度大， （2）触变功能 即涂料静止时粘度大，当受剪切力 ） 作用时粘度下降，表现出良好的涂刷性。这样： 作用时粘度下降，表现出良好的涂刷性。这样： ①一次涂膜可较厚。 一次涂膜可较厚。 ②施工时能方便地涂刷，当涂刷停止时直面涂料不 施工时能方便地涂刷， 会流挂。 会流挂。 ③贮存时可有效防止絮凝沉降。 贮存时可有效防止絮凝沉降。