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　　防腐基本知识 防腐蚀涂料 基础知识 种类 概述 一、涂料防腐蚀特点及在防腐蚀领域中的地位 13

　　.特点 高分子耐蚀、介电常数高，屏蔽保护 多品种、多性能、多用途 可与其他防腐措施（如：阴极保护、金属喷涂、金属镀等）配合使用，获得极完善的防腐蚀系统。 多功能：还具有装饰、标志、伪装、防火、润滑、防噪音等功能。 施工方便，适应性强，维护方便； 涂料成本和施工费用低于其它防腐蚀措施。 －－－ 缺点：薄，保护有限重防腐涂装，与衬里技术的融合 2、地位 是最经济、有效、应用最普遍的保护方法， 3、发展趋势：高性能（重防腐）、低污染、多功能 1.1涂料、涂膜的基本概念 涂料：习惯称为油漆，涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能（如绝缘、防腐、标志等）的固态薄膜的一类液体或固体材料的总称。 以防腐蚀为主要功能的涂料称为防腐蚀涂料。 涂膜（漆膜、涂层）：涂料经施涂所形成的连续固态薄膜。 涂装：指将涂料涂布到被涂物表面，经固化成膜的工艺。涂装工艺一般由涂前表面处理、涂布、干燥固化三个基本工序组成。 涂料涂膜（发挥） 表面处理、涂布、干燥 粘度、细度、固含量、干燥时间 附着力、冲击强度、柔韧性、耐蚀性能 盐雾、 湿热、 光老化、耐水、 化学浸泡 功效 1.2涂料的基本组成及作用 分散介质 成膜物 助剂 填料 颜料 涂料 颜、填料 涂料的基本组成及各组分的作用 涂料的基本组成及各组分的作用 1、防腐蚀涂料对成膜物的基本要求： 粘合性强（与基材及填料），这是涂料能发挥基本保护性能的前提； 成膜固化性能要与涂装工艺相配套； 对腐蚀介质稳定，结构致密，抗渗性强； 具有一定的溶解、分散性能，满足涂装工艺对流变性能的要求； 成膜物的种类、性能决定了其他组分的选择；决定了施工工艺；决定了涂膜的性能 例： 涂料的基本组成及各组分的作用 挥发速度、及挥发速度与高分子树脂特性（固化、链段运动能力等）的匹配性 挥发 涂膜性能* 污染、浪费资源 绿色涂料：固体粉末涂料；液态无溶剂涂料；*----重防腐涂料 低污染的水分散性（或水溶性）涂料。 2、溶剂、分散剂： 涂料的基本组成及各组分的作用 2、溶剂、分散剂： 涂料的基本组成及各组分的作用 3、助剂：在涂料中用量很少，但起到显著的作用。 对涂料的生产过程发生作用，如消泡剂、润滑剂、分散剂、乳化剂－－－； 对涂料施工成膜过程发生作用，如催干剂、固化剂、流平剂－－－； 对涂料贮存过程发生作用，如防结皮剂、防沉淀剂－－－； 对涂膜性能发生作用，如增塑剂、防霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂－－－。 涂料的基本组成及各组分的作用 4、颜填料： 不含有固体颜料、填料的涂层呈透明状，称为清漆 颜料体积浓度（PVC）：颜填料体积占干膜总体积的百分比。 临界颜料体积浓度（CPVC）：当刚好有足够的成膜物提供颜填料表面一个完整的吸附层，并填满紧密堆积的固体颗粒间隙的PVC PVC≤CPVC 着色颜料：钛白、锶黄、酞青蓝、甲苯胺红、石墨、炭黑、华蓝等； 体质颜料(也称填料)：碳酸钙、磷酸钙、云母、硫酸钡、滑石粉、 硅藻土等，体积颜料常用来调节涂料的PVC，以增强漆膜的机械强 度、附着力；调节抗水、气、腐蚀介质的渗透性和光泽等； 功能颜料：是具有特征功能的颜料，如防锈蚀颜料、防污颜料、阻 燃颜料、导电颜料等。功能颜料价格高昂，故其用量以满足功能要 求为度。 种类： 纳米填料：纳米碳酸钙、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米ZnO、 纳米Fe2O3等 表面效应、体积效应、小尺寸效应 涂膜抗老化、抗霉菌、抗污、抗水等功能 涂料的基本组成及各组分的作用 涂料的基本组成及各组分的作用 1.3涂料的干燥成膜机理 热固性 （转化型） 热塑性 （非转化型） 成膜物 化学成膜 物理成膜 热塑性：化学组成结构不发生变化，具有：受热软化，冷却后又变硬，多具有可溶解性、可熔融性 热固性:化学组成结构发生了变化，一般具有可反应的官能团，在热、氧或其他物质的作用下聚合成与原结构不同的不溶解、不熔融的网状高聚物 涂料的干燥成膜机理 1、物理成膜：包括两种成膜形式* 1）溶剂或分散介质的挥发成膜方式：涂膜干燥速度与溶剂或分散介质的挥发能力相关联，同时也与成膜物质的化学结构、分子量、玻璃化转变温度，以及溶剂在涂膜中的扩散速度、成膜条件、厚度有关；以挥发方式成膜的涂料种类有过氯乙烯漆、沥青漆、橡胶膝、热塑性烯烃树脂漆等。 阶段I：溶剂表面快速挥发，导致表面层聚合物浓度增加 阶段Ⅱ：溶剂通过聚合物浓度层扩散至表面进一步挥发； 阶段Ⅲ：残留的溶剂进一步扩散挥发 涂料的干燥成膜机理 2）聚合物粒子凝聚方式： 依靠高聚物粒子在一定条件下接触、挤压、变形，最后由粒子状态的聚集转变为分子状态的聚集而形成连续的涂膜，这是分散型涂料(如水乳胶、凤凰联盟网址塑性溶胶)、粉末涂料的主要成膜方式，固体的粉末涂料在受热的条件下通过高聚物粒子热熔、凝聚而成膜。 乳胶粒子中聚合物分子自由扩散进入邻近粒子中并最终导致单个粒子消失。 涂料的干燥成膜机理 当T高于聚合物的Tg时，成膜较快。 受T一Tg影响很大， 但T一Tg影响凝聚的膜是否为固态膜。为通过中 等抗粘着性试验，T一Tg必须为21℃，假如涂膜 的抗粘着性试验温度为50℃，Tg应该为29℃或更 高。而成膜环境温度一般5～25℃ 将乳胶能够成膜的最低温度称为最低成膜温度 要求：乳胶粒子的Tg必须低于成膜时的温度T ？？？ 链段开始运动的温度 涂料的干燥成膜机理 加人成膜助剂，成膜助剂溶人乳胶粒子起增塑剂的作用，以降 低Tg，成膜之后，成膜助剂可慢慢扩散到膜的表面后挥发。 虽然膜的自由体积相对小，但成膜助剂的挥发速度较慢，并且随 Tg的逐步升高，挥发速度进一步放慢。 解决途径： 设计乳胶粒子，以相对较高Tg的聚合物为核，以相对较Tg 的聚合物为壳，低Tg的壳有利于乳胶在低温成膜，随着水的 挥发，凝聚膜的Tg接近整个聚合物的平均Tg，这种较高的 Tg减小了粘着的可能性。 成膜助剂必须能溶在乳胶聚合物中并有低的挥发速度 所以，必须有保养期。 两种形式 2、化学成膜： 发生交联、扩联反应 链锁加聚反应成膜： 氧化聚合形式：油脂中不饱和脂肪酸的双键与空气中的氧发生氧化聚合反应而形成涂膜 油脂的氧化聚合速度与其所含的亚甲基基团数量、位置和氧的传递速度有关， 钴、锰、锆等金属（催干剂）可促进氧的传递，加速成膜。但漆膜表面快干可能导致漆膜起皱，这可以加入锌盐抑制钴盐的活性。 如：醇酸、环氧酯。 含双键 反应活性点 双键 官能团 自由基连锁加聚反应机理 涂料的干燥成膜机理 引发剂引发聚合形式：含有不饱和基团（双键），引发剂引发双键发生自由基连锁加聚反应 ， 如不饱和聚酯、乙烯基酯类涂料 。 能量引发聚合形式：紫外光或辐射能的作用，涂料产生活性自由基引发聚合。 如：光固化涂料、电子束固化涂料 1）链锁加聚反应成膜： 在光敏剂的存在下，成膜物的自由基加聚反应进行的非常迅速，涂料在几分钟内固化成膜。 利用电子辐射成膜的涂料通常称为电子束固化涂料，电子束具有更大的能量，直接激发单体或聚合物产生自由基，在数秒内完成加聚反应，固化成膜。 电子束固化目前是涂料最快的成膜方式 涂料的干燥成膜机理 2）逐步缩聚成膜方式： 成膜物质含有可反应官能团（如：羟基、羧基、氨基、环氧基、羟甲基、异氰酸基等）的低聚物或预聚物。 单组分：含有两种不同官能团的成膜物组成 “自交 联型”涂料（如：自交联丙烯酸涂料）， 双组分：是由两种或两种以上分别含有不同官能 团的成膜物（或固化剂）组成的涂料（如：环 氧、聚氨酯、酚醛树脂涂料等）。 官能团反应 涂料的干燥成膜机理 大多涂料成膜过程既有物理成膜作用，又有化学成膜作用，是由多种方式共同作用形成最终涂膜。 例： 环氧粉末涂料： 溶剂型环氧涂料： 双组分水性环氧涂料： 化学成膜＋聚合物粒子凝聚成膜方式 化学成膜＋挥发成膜方式， 化学成膜＋挥发成膜＋聚合物粒子凝聚成膜方式 ？？？ 涂料的干燥成膜机理 自然干燥（俗称自干或气干） 烘干 特种固化成膜 依据：涂料组成， 成膜物（反应、固化条件)、Tg 、 溶剂挥发性能 涂料的干燥成膜工艺 工艺参数制订 要注意保持成膜环境清洁； 不可在冬季赶工程进度； 空气要流动；前一层漆膜充分干燥后才能涂第二层漆，不然易产生 咬底、渗色等漆膜弊病和影响干燥效果 涂膜保养：一般在 7 ~ 14 天 常用蒸汽、电、远红外加热等方式，需要相应的设备。主要工艺条件：温度、时间 紫外光固化工艺、电子束固化工艺和氨蒸气固化工艺。是针对某种特定涂料而采用的。它们分别需要特定的设备。 随着新的涂料的发展，特殊的成膜工艺也将不断出现。 1.4 涂膜附着机理及附着力影响因素 * 前提：完全润湿基材表面 接触角《90o 涂膜附着机理及附着力影响因素 *1．机械嵌合作用: 涂料渗透到基材表面小沟和孔隙中， 固化后就象许多小钩似地把涂料和被粘物连在一起 . 一、 涂膜附着机理 涂膜附着机理及附着力影响因素 **2．吸附作用:物理吸附是涂料、胶粘剂和被粘物之间牢固结合的普遍性原因,分子间引力（氢键、范德华力）是附着力的主要来源. 高分子链含有极性基团，特别是带有能形成H－键的基团（如氨基、羟基等）时，会有较强的附着力; 一、 涂膜附着机理 涂膜附着机理及附着力影响因素 3. 化学键作用: 涂料中的活性基团与基材发生化学反应，产生化学键. 例: 偶联剂的应用。 4. 扩散作用:相互扩散的实质是在界面中互溶的过程；锈面涂料、修补涂料、 塑料涂料、层间作用。（树脂、基材、 Tg、助剂、T ） 5. 静电作用:当涂料与基材间的电子亲合力不同时，便可互为电子给体和受体，界面产生接触电势，形成双电层产生静电引力 一、 涂膜附着机理 涂膜附着机理及附着力影响因素 二、 附着力影响因素 1．基材表面的润湿情况 : 表面处理-----提高基材表面的表面能，有利于涂料的浸润 表面粗糙度: 1) 增加机械嵌合作用， 2) 利于涂料在基材表面的润湿。 但过于粗糙，易产生缺陷，带来附着力下降，或抗渗保护性能降低。 3.成膜物：大分子极性基团的极性越强、个数越多、分子量越大，越有利于成膜物与基材表面形成较强的分子间作用力，结合牢固。 涂膜附着机理及附着力影响因素 二、 附着力影响因素 *5. 内应力影响：内应力过大，大于涂层内聚力时，涂膜开裂；大于涂膜附着力时，涂膜产生脱壳,丧失保护作用。 内应力来源： A 固化收缩应力：增加颜料、增加固含量、加入预聚物以减 少体系中官能团浓度是涂料减少固化收缩的常用方法 B 热应力：涂料和基材的热膨胀系数不同，在温度变化时产生． 4. 涂料粘度：涂料粘度较低，利于润湿；利于流入基材的凹处 和孔隙中，得到较高的机械嵌合力. 加入无机填料有助于减少内应力 涂膜越厚，内应力也越大 涂膜附着机理及附着力影响因素 三、 湿附着力及影响因素 1. 湿附着力：是指漆膜在水中浸泡一段时间后，漆膜与基 材表面的结合力。由于水分子的介入和置换 取代，使附着力降低 。 湿附着力丧失 涂层起泡 丧失保护功能 涂膜湿态刚性越大，挠性越低，涂膜不易起泡 ；* 厚的涂层也有利于抗起泡。 但涂层过厚、不利于抗开裂。要综合考虑。 涂膜附着机理及附着力影响因素 三、 湿附着力及影响因素 2. 影响因素： 1）涂膜具有较高的干附着力 2）成膜树脂的耐水性好 3）漆膜含氨基可提高湿附着力 A）因腐蚀作用而使阴极部分受碱性侵蚀，高聚物皂化水解，破坏 涂层/金属界面附着力。含氨基，耐皂化好，利于保持附着力 。 B) 漆膜中若含有碱性基团（给电子基团）所具有的吸附力不易被水置换。 4） 在涂料中加入有机硅偶联剂、铝酸锆添加剂、钛酸酯类偶联剂以及锆酸酯类偶联剂 有利于提高湿附着力。凤凰联盟网址 1.5 涂层的防腐蚀保护原理 及提高抗渗性能的措施 一、原因： 高聚物：是以共价键联结若干重复单元所形成的以长链结构为基础的高分子量化合物。 电化学特性：介电常数高，惰性 金属腐蚀： 化学腐蚀 电化学腐蚀（普遍存在） 因此：在金属材料发生电化学腐蚀环境下，高分子材料不发生腐蚀 涂层的防腐蚀保护原理 及提高抗渗性能的措施 二、防腐蚀保护作用原理 屏蔽作用——抗渗性是关键 钝化缓蚀作用——活性防锈颜料 电化学保护作用——富锌涂料 (标准电极电位：锌：－0.76V； 铁；－0.44V) ————阴极保护作用 涂层的防腐蚀保护原理 及提高抗渗性能的措施 三、提高涂层抗渗性的措施： t =（L/（a C））2 树脂的选择（Vf小）: 结构紧密、透气性小的高聚物 (结晶、交联有利提高致密性） 、表面改性（表面能） 增大有效扩散距离：填料的作用（鳞片） 控制施工成膜过程减少微孔： 增加涂敷遍数 固化后期的流平性：调节溶剂组成，使成膜物的溶解度在溶剂挥发过程中不致急骤降低 增强界面粘和性。（偶联剂） 寿命=t+T t：渗透时间； T：渗透到界面，使涂膜完全破坏（起泡）的时间（取决于附着力、反应）。 1.6 防腐蚀涂料应具备的基本条件 1. 耐腐蚀性能要好，不被腐蚀介质溶胀、溶解；也不和腐蚀介质发生有害的化学反应（老化、降解等）。 2. 透气性和渗水性要小，抗渗性好。 要有良好的附着力和一定的机械强度。 还应具有良好的电绝缘性、抗温变性。 经济上也应合算，施工方便。 1.7 防腐蚀涂层系统 1. 底漆：底漆直接与金属接触，是整个保护涂层系统的重要基础 ： 特征： 附着力好，成膜物分子结构中往往含有极性基团(如 羟基、羧基等)。 底涂粘度应该较低，对基材表面有良好的润湿性； 能阻止锈蚀的生成和发展，含有防锈颜料、抗渗填料。 因为金属腐蚀时在阴极呈碱性 ，所以底涂的基料应具有耐碱性。 一般填料含量较多，除防锈、抗渗功能外，还起到减少涂膜内应力 （固 化收缩力、热应力）的作用，以及使漆膜表面粗糙，增加与中间层或面漆 的结合力。 PVC≤CPVC 厚度不易过大，因太厚会引起收缩应力，使附着力下降。 单一涂层往往不能很好起到保护金属的作用，或不能同时满足防腐、附着、抗渗、美观等使用要求。 底涂 中间涂 面涂 防腐蚀涂层系统 2. 中间层: 增加涂层厚度,以增加抗渗能力； 吸收冲击能 中间层要与底、面漆结合良好，起承上启下作用 3. 面涂：耐腐蚀、标志、美观、抗紫外线、耐候性等。 往往面漆的成膜物含量较高，含有紫外线吸收剂，或铝粉、云母氧 化铁等阻隔阳光的颜料，以延长涂膜的寿命。 说明： 配套性：咬漆等 层间附着力：大分子扩散缠结、物理吸附（H键、范德华力）、 化学反应 产生途径：表面微溶胀（溶解）、机械（粗糙） 1.8 防腐蚀涂料的分类及命名 从不同角度出发，有不同的分类： 防锈涂料：防止金属受自然因素锈蚀的底涂，包括： 1. 从对材料保护作用出发： 予涂底漆、富锌涂料、带锈涂料等 防腐涂料：防止材料受化学介质的腐蚀 一般防腐蚀涂料：在一般的腐蚀环境下应用，保护寿命 2．从对材料保护效果出发： 有限，涂膜较薄（一般厚度 0.1~0.15mm） 重防腐蚀涂料：在苛刻腐蚀环境下应用，并具有长效使 用寿命的涂料 (一般要求：化工大气、海洋：t ≥10～15年 酸、碱、溶剂介质：t≥5年) 3. 从腐蚀环境出发：海洋防腐蚀涂料、 大气防腐蚀涂料、地下防腐蚀涂料等； 4. 从应用功能性出发：耐热防腐蚀涂料、耐磨防腐蚀涂料、抗静电防腐蚀涂料等； 5 从保护对象出发：管道防腐蚀涂料、船舶防腐蚀涂料、化工设备防腐蚀涂料、 建筑防腐蚀涂料等； 6. 从涂料形态出发：无溶剂、水性、粉末、溶剂型防腐蚀涂料等 7. 从成膜物类别出发：有机防腐蚀涂料（热塑性、热固性），无机防腐蚀涂料。 ………… 防腐蚀涂料的分类及命名 按照国家标准（GB/T2705－92），并结合其用途来进行分类 命名 （GB/T2705－92） ： 型号：成膜分类代号+基本名称代号+－＋品种序号 例： Q01—17 硝基清漆； B04—2 丙烯酸磁漆； C04—3 白醇酸磁漆； A04—31 黑氨基无光烘干磁漆； H52—98 铁红环氧酚醛烘干防腐底漆。