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防腐涂料基础知识

基础知识入门目 录
1 防腐蚀涂料的基本知识 4
1．1 涂料、涂膜的基本概念及涂料防腐蚀特点 4
1．1．1 涂料与涂膜 4
1．1. 2 涂料防腐蚀特点及在防腐蚀领域中的地位 4
1．1．3 防腐蚀涂料发展趋势 5
1．2 涂料的基本组成及各组分的作用 7
1．3 涂料的干燥成膜机理及工艺 8
1．3．1 涂料的干燥成膜机理 8
1．3．2 涂料的干燥成膜工艺 10
1．4 涂膜附着机理及附着力影响因素 10
1．4．1 涂膜附着机理 10
1．4．2 附着力影响因素 12
1．4．3 湿附着力及影响因素 13
1．5 涂层的防腐蚀原理及提高保护性能的措施 14
1．6 防腐蚀涂料应具备的基本条件 15
1．7 防腐蚀涂层系统 15
1．8 防腐蚀涂料的分类及命名 16
2 防锈底涂 20
2．1 普通防锈底涂 20
2．1．1 铁红防锈漆 20
2．1．2 云母氧化铁防锈底漆 21
2．1．3 铝粉防锈底漆 21
2．1．4 氧化锌防锈底漆 21
2．1．5 石墨防锈底漆 21
2．1．6 红丹防锈底漆 22
2．1．7 锌黄防锈底漆 22
2．1．8 有机铬酸盐防锈底漆 23
2．1．9 磷酸盐防锈底漆 23
2．1．10 钼酸盐防锈漆 23
2．1．11 偏硼酸钡防锈底漆 24
2．2 磷化底漆 24
2．3 富锌涂料 25
2．3．1 基本原理及要求 25
2．3．2 有机富锌涂料 26
2．3．3 无机富锌涂料 26
2．4 锈面涂料 27
2．4．1 锈面涂料种类 27
2．5 金属底材对防锈底涂的要求 29
3 常用有机防腐蚀涂料特性及应用 29
3．1．1 特性 29
3．1．2 固化 30
3．1．3 环氧树脂防腐蚀涂料的种类、特性及应用 31
3．2 酚醛防腐蚀涂料 32
3．3 聚氨酯防腐蚀涂料 32
3．3．1 特性 32
3．3．2 聚氨酯防腐蚀涂料种类、特性及应用 33
3．4 含氯橡胶类防腐蚀涂料 35
3．4．1 氯化橡胶防腐蚀涂料 36
3．4．2 氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料 36
3．4．3 氯丁橡胶防腐蚀涂料 37
3．5 乙烯类含氯防腐蚀涂料 37
3．5．1 过氯乙烯防腐蚀涂料 37
3．5．2 氯乙烯-乙酸乙烯共聚树酯防腐蚀涂料 38
3．5．3 高氯化聚乙烯防腐蚀涂料 38
3．6 丙烯酸树脂防腐蚀涂料 39
3．7 氟树脂防腐蚀涂料 39
3．8 呋喃树脂防腐蚀涂料 40
3．9 有机硅树脂防腐蚀涂料 41
3．10 醇酸树脂防腐蚀涂料 41
3．11 生漆及改性树脂防腐蚀涂料 42
4 重防腐蚀涂料 43
4．1 重防腐蚀涂料的基本特点及要求 43
4．2 重防腐蚀涂料主要种类 45
4．3 玻璃鳞片重防腐蚀涂料 46
4．3．1 玻璃鳞片涂料及特性 46
4．3．2 玻璃鳞片涂料组成 47
4．3．3 玻璃鳞片重防腐涂料的分类、特性及应用 47
4．4 粉末涂料及塑料涂覆层 48
4．5 聚脲弹性体重防腐涂层 50
4．6 特殊类型重防腐涂料简介 51
4．6．1 新型有机一无机聚合物重防腐蚀涂料 51
4．6．2 环氧砂浆防腐蚀涂料和SP—Guard涂料 52
5 防腐蚀涂装的前处理 52
5.1 涂装前的表面处理 52
5．1．1 表面预处理在防腐蚀涂装中的作用 53
5．1．2 表面预处理的内容和程序 53
5．2 钢结构的表面预处理 54
5．2．1 脱脂(去污) 54
5．2．2 除锈 54
5．2．3 磷化处理(化学转化膜) 57
5．3 非铁金属、混凝土的表面预处理 58
5．3．1 非铁金属的表面预处理 58
5．3．2 水泥、混凝土结构物的表面处理 59
6 防腐蚀涂装方法 59
6．1 溶剂型防腐蚀涂料的涂装方法 60
6．1．1 刷涂 60
6．1．2 刮涂 60
6．1．3 浸涂 60
6．1．4 淋涂 61
6．1．5 喷涂 61
6．2 粉末涂料的涂装方法 63
6．2．1 火焰喷涂法 64
6．2．2 粉末静电喷涂法 64
6．2．3 静电流化床法 65
6．3 钢结构的热喷涂涂层技术 65
6．3．1 热喷涂原理与方法比较 66
6．3．2 电弧喷涂 67
7 涂膜(层)干燥与固化 68
7．1 涂膜干燥的方法 68
7．2 与涂装相关的环境因素 70
8 涂膜的缺陷与维护改进措施 71

1 防腐蚀涂料的基本知识
防腐蚀涂料与涂装是材料防腐蚀的重要手段之一，其目的是将工件／环境界面代之以工件／涂层／环境界面，利用涂膜的耐蚀、抗渗、缓蚀等功能保护材料免受环境侵蚀，延长其使用寿命。
1．1 涂料、涂膜的基本概念及涂料防腐蚀特点
1．1．1 涂料与涂膜
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。由于早期大多以植物油为主要原料，故有“油漆”之称，现合成树脂为其主要原料，故称为“涂料”，但常在具体涂料品种名称中用‘‘漆”字表示“涂料”，如调和漆、底漆等。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。
1．1. 2 涂料防腐蚀特点及在防腐蚀领域中的地位
涂料与涂装防腐蚀技术由于其具有的众多优点，是最经济、应用最广泛的有效保护方法，在防腐蚀领域中占有重要的地位。
涂料与涂装防腐蚀特点主要体现在：
①涂膜自身对酸碱盐的惰性决定其在金属发生电化学腐蚀的情况下具有耐蚀性；高分子树脂及无机成膜物的介电常数高，阻止了腐蚀电路的形成，从而起到隔离腐蚀介质保护基材作用。
②可供选择的品种多，能适合多种用途。随着石油化工工业的发展，涂料工业已形成以合成树脂和无机材料为主体的精细化工行业，能生产包括各大类千余个涂料品种。在使用条件、耐腐蚀性、涂装工艺和价格成本等方面均有适当的品种供选择。
③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，从而获得极完善的防腐蚀系统。
④在防腐蚀保护的同时，还具有装饰、标志、伪装、防火、润滑、防噪音等功能。
⑤施工方便，应用广，不受构件大小、结构复杂的限制，有的工件可在工厂作业线上涂装，有的也可在设备的使用现场和工程工地进行。易于现场维护、维修、更新，可在设施和工程不停止生产和运行的情况下进行施工。工期短，对生产影响小。
⑥涂料成本和施工费用低于其他防腐蚀措施。
一般情况下，涂层较薄(多在lmm以下)，抗渗、保护性能有限，机械强度有限，在使用中易被损伤，对强腐蚀介质和高温的耐受性有限，所以在高温、强腐蚀介质及经常磨损和经受强外力的场合，涂料防腐蚀受到一定的限制。但是随着高分子化工的发展、新型固化树脂的出现、涂装技术的发展、新型重防腐涂装体系不断诞生以及与衬里技术的融合，采用涂装技术可达到衬里的防腐蚀效果。如：鳞片重防腐蚀涂料、粉末涂料、喷塑、聚脲弹性体覆盖层等，在苛刻的腐蚀环境下也具有较好的保护寿命。
1．1．3 防腐蚀涂料发展趋势
涂料用于防腐蚀已有数千年的历史，早在几千多年前，人们就已用大漆进行木器的防腐和装饰，并达到较高的水平。随着钢铁等金属材料的大规模生产和应用，促进了近代工业革命的实现和发展，防腐蚀涂料开始作为一门科学出现并得以发展。从18世纪末到19世纪末，经过近百年的探索、实践和改进，人们设计、规定了一套标准的防腐涂装工艺，已经包含了现代涂装中的基本概念，如：表面处理、防锈颜料、底面漆等。第二次大战前后，一系列合成高分子树脂(如环氧、酚醛、氯化橡胶、聚氨酯等)的出现，使防腐蚀涂料的品种和性能发生了根本性的改变。相应地．金属腐蚀与防护理论的发展，机械除锈表面处理技术的应用，各种涂层性能检测仪器的出现，以及涂料理论研究的重视和成果，使防腐涂料得到重大发展。
现代工业技术的发展不仅为防腐涂料的发展提供了更好的技术物资基础，也提供了更广泛的市场，同时也提出更高、更新的要求。这也是防腐蚀涂料发展的原动力，如：环境保护的限制对防腐蚀涂料提出了水性化、粉末化和高固组分化的要求。总之防腐蚀涂料正以自己的优势在各领域中发挥重要的作用，并向着高性能、低污染、多功能、省资源的方向发展。
1．2 涂料的基本组成及各组分的作用
涂料虽然品种繁多，性能各异，但归纳起来主要有四大组成部分，如表5—1所示。
表5—1涂料的基本组成及作用
基本组成
典型品种
主要作用
成膜物质
合成高分子、天然树脂、植物油脂、无机硅酸盐、磷酸盐等
是涂料的基础，粘接其他组分，牢固附着于被涂物表面，形成连续固体涂膜，决定涂料及涂膜的基本特征
颜料及固体填料①
钛白粉、滑石粉、铁红、锌黄、铝粉、云母等
具有着色、遮盖、装饰作用、并能改善涂膜性能(如防锈、抗渗、耐热、导电、耐磨等)，降低成本
分散介质
水，挥发性有机溶剂(如酯、酮类)
使涂料分散成粘稠液体，调节涂料流动性，干燥性和施工性，本身不能成膜，在成膜过程中挥发掉
助剂
固化剂、增塑剂、催于剂、流平剂等
本身不能单独成膜，但改善涂料制造、贮存施工、使用过程中的性能
① 不含有颜料、固体填料的涂层呈透明状，称为清漆。
能作为涂料成膜物质的化合物种类很多，根据成膜前后结构的比较，分为两类：
①非转化型成膜物质，在涂料成膜过程中其组成及结构不发生变化；具有热塑性，大多具有可溶性，如天然沥青、松香、过氯乙烯、丙烯酸树脂等。
②转化型成膜物质，在涂料成膜过程中组成结构发生变化，一般具有可反应的官能团，在一定条件下聚合成与原结构不同的网状高聚物。这类成膜物质的品种有植物油脂、含有活性基团的低分子化合物、齐聚物及缩聚型合成树脂。
防腐蚀涂料对成膜物的基本要求为：
①粘合性强，包括与基材及填料，这是涂料能发挥基本保护性能的前提。
②成膜固化性能要与涂装工艺相配套。
③对腐蚀介质稳定，结构致密，抗渗性强。
④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。
溶剂在成膜过程中要完全挥发掉，这就要求溶剂不仅对成膜物质有较好的溶解性和化学稳定性，还要挥发性大、毒性小。溶剂的挥发速度影响涂膜干燥时间及质量，因此要选择适中。有机溶剂的挥发造成资源的浪费及环境污染，这愈来愈引起人们的重视，对溶剂型涂料的法规限制也越来越严格，从而促进涂料向低污染型方向发展。现已开发出不含有机溶剂的固体粉末涂料，液态无溶剂涂料，及低污染的水分散性(或水溶性)涂料。
助剂在涂料中用量很少，但起到显著的作用。总的来看，助剂分为四个类型：
①对涂料的生产过程发生作用，如消泡剂、润滑剂、分散剂、乳化剂等；
②对涂料施工成膜过程发生作用，如催干剂、固化剂、流平剂等；
③对涂料贮存过程发生作用，如防结皮剂、防沉淀剂：
④对涂膜性能发生作用，如增塑剂、防霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂等。
在一定条件下能防止金属生锈的颜料称为防锈颜料，是防锈涂料获得良好防止锈蚀效果的重要组分。在涂料中使用的防锈颜料，按其防锈机理，可分为物理性防锈颜料和化学性防锈颜料两大类。其主要品种及作用见表5—2。

表5-2 主要防锈颜料、填料种类及作用
种类
代表品种
作用方式
特点
铅系
红丹、氰化铅、次氧化铅
由于皂化作用，起到钝化金属表面及缓蚀作用
有毒，不适用于轻金属，需配面漆，不可长期暴露于大气中
铬酸盐
锌铬黄、铬酸锶、铬酸钙
阳极钝化，缓蚀作用
溶解度适宜，有毒，用于钢铁、轻金属表面
锌粉
锌粉
阴极保护作用
涂膜中锌含量>85％
固体鳞片
玻璃鳞片、铝粉云母、不锈钢鳞片
鳞片抗渗
同时赋予涂层耐热、防老化等性能
有机铬酸盐
无环胍、无环脒、环胍、环脒
缓蚀
用量少，对漆基的溶渗力强
磷酸盐
磷酸铁铵、磷酸铁、铅、钙
与铁离子形成致密的配合物
无毒，一般与铬酸盐配合使用
1．3 涂料的干燥成膜机理及工艺
1．3．1 涂料的干燥成膜机理
涂料的干燥成膜过程即将涂料施工于被涂物件表面由湿膜或干粉的堆积层转化成连续固态涂膜的过程，它直接关系到涂膜能否充分发挥预定的效果，是整个涂料使用中最重要的环节。根据成膜物质在成膜过程中所发生的变化，可分为物理成膜和化学成膜两类。
(1)物理成膜
涂料中的成膜物质为非转化型的(即在干燥成膜过程中只有相态的改变，不发生化学结构变化)，这类涂料的成膜物质多为线型结构，有一定的热塑性，玻璃化温度(Tg)略高，以保证漆膜在常温或使用温度下能承受一定外界力学损伤的固态膜。它包括两种成膜形式：
①溶剂或分散介质的挥发成膜方式 该方式的涂膜干燥速度和程度直接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、相对分子质量、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。
②聚合物粒子凝聚方式 该方式是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、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。
(2)化学成膜
由转化型成膜物质组成的涂料被施工为薄膜状态下，成膜物要发生一系列化学反应而转变为具有一定性能的高分子膜。其结构大多为大分子网状结构，所发生的反应完全遵循高分子合成反应机理，因此可分为链锁聚合反应成膜和逐步缩聚成膜两种方式。
①链锁加聚反应成膜主要有三种形式。
氧化聚合形式含有油脂组分的天然树脂涂料、醇酸树脂涂料、环氧酯涂料等依靠该方式成膜，即所含有的干性油和半干性油，在涂装于工件表面后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；其机理为高分子自由基连锁加聚反应机理。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，利用钴、锰、锆等金属可促进氧的传递，从而加速涂料的成膜。
引发剂引发聚合形式含有不饱和基团(双键)的合成树脂涂料，是靠引发剂分解产生的 自由基来引发双键发生自由基连锁加聚反应而形成高分子涂膜。如不饱和聚酯、乙烯基酯类 涂料等遵循此成膜反应方式，引发剂主要为过氧化类化合物，如：过氧化苯甲酰等。
能量引发聚合形式在紫外光或辐射能的作用下，涂料产生活性自由基引发聚合成膜。以紫外光引发成膜的涂料通称光固化涂料，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。
②逐步缩聚成膜方式。依据高分子逐步缩合反应机理成膜的涂料，成膜物质多为含有可反应官能团(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。可以是由一种含有两种不同官能团的成膜物组成的“自交联型”涂料(如自交联丙烯酸涂料)，也可以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)。
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。
1．3．2 涂料的干燥成膜工艺
不同的成膜方式需要不同的条件，成膜条件直接影响成膜效果及涂膜性能。从实际应用考虑，常将涂料的干燥成膜工艺分为：自然于燥(俗称自干或气干)、烘干和照射固化三种。
无论是在自干、烘干或照射固化场合，为确保漆膜质量，漆膜干燥都应具备下列条件。
①烘干室内或自干场所要清洁，无灰尘，空气要干净。
②温度应符合涂料的技术要求，过高过低都会影响干燥效率和漆膜质量。
③空气要流动，因空气流动有利于溶剂的挥发，有利于干燥成膜。
④一般要在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。但有些涂料，如环氧树脂漆，有一定的复涂限期，过早尚未成膜，过迟层间附着不良。对“湿碰湿”工艺是例外。

1．4 涂膜附着机理及附着力影响因素
1．4．1 涂膜附着机理
涂膜与基材表面附着好坏是漆膜发挥保护功能的前提和保证，因此涂膜与基材表面的粘合力(即附着力)是涂膜最重要的基础性能指标。涂膜与基材的以下几种作用形式决定了漆膜与基材间的附着力。
(1)机械嵌合作用
任何物体的表面即使用肉眼看来十分光滑，但放大起来看还是十分粗糙、遍布沟壑的，有些表面还存在很多孔隙。涂装时，涂料就渗透到这些小沟和孔隙中，固化后就像许多小钩似地把涂料和被粘物连在一起。显然这种机械镶嵌作用将会起到很大的机械结合效果，破坏时必须要用较大的力才能把这些伸展的固化涂料从主体的缝隙中撕裂，所以能起到很好的粘合作用。例如，经过喷砂处理后的表面其附着力往往可比光滑的表面提高一倍。
(2)吸附作用
从分子水平上看，涂膜与基材表面间存在原子、分子之间的相互作用力，这些作用力包括主价力(化学键力)、次价力(氢键和范德华力)。虽然固体与固体之间达不到理想接触，次价力作用体现不出，但固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体，这种作用称为物理吸附。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，其条件是液体必须完全润湿固体，这就是吸附理论。因此涂料在固化之前完全润湿基材表面，才能有较好的附着力；吸附力的大小与分子的偶极矩、极化率等因素的大小成正比；高分子链含有极性基团，特别是带有能形成H一键的基团(如氨基、羟基等)时，会有较强的附着力。通常认为，
分子间引力(氢键、范德华力)是附着力的主要来源，即使如此，其粘附力也远比理论强度低得多，这是因为在固化过程总是有缺陷发生的，粘附强度不是决定于原子、分子作用力的总和，而是决定于局布的最弱的部位的作用力。
但需注意：吸附理论仅说明附着力产生的条件和原因，选择成膜物时还必须考虑涂膜内聚力的因素。
(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，如：酚醛树脂可在较高温度下与铝、不锈钢等发生化学作用，硅酸盐类无机涂料与铁产生化学反应，产生硅酸铁类化合物。化学键的作用力要较物理吸附作用强的多。偶联剂的应用就是利用此机理来提高附着力的重要体现，偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的基团，而另一端能与涂料反应．如：常用的硅烷偶联剂。
(4)扩散作用
涂料中的成膜物为聚合物链状分子，如果基材也为高分子材料，在一定条件下由于分子或链段的布朗运动，涂料中的分子和基材的分子可相互扩散，相互扩散的实质是在界面中互溶的过程，最终可导致界面消失。高分子问的互溶首先要考虑热力学的可能性，即要求两者的溶解度参数相近，另一方面，还要考虑动力学的可能性，即两者必须在T，以上，有一定的自由体积以使分子可互相渗入。因此塑料涂料的溶剂最好能使被涂塑料溶胀，提高温度也是促进扩散的一个方法。带锈涂料、修补涂料具有扩散作用是涂膜发挥其功能性的重要因素。
(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，形成双电层，产生静电作用力。例如，当金属和有机漆膜接触时，金属对电子亲合力低，容易失去电子，而有机漆膜对电子亲合力高，容易得到电子，故电子可从金属移向漆膜，使界面产生接触电势，并形成双电层产生静电引力。
涂料在基材表面浸润是上述作用能够发挥的前提。
1．4．2 附着力影响因素
附着力的影响因素是由上述理论结合涂装实际复杂因素分析得出，其重要因素为：
①基材表面的润湿情况要得到良好的附着力，必要的条件是涂料完全润湿基材表面．通常纯金属表面都具有较高的表面张力，而涂料一般表面张力都较低，因此易于润湿。但是实际的金属表面并不是纯的，表面易形成氧化物，并可吸附各种的有机或无机污染物，这可大大降低表面张力，从而使润湿困难。表面处理的目的就是在于提高基材表面的表面能，有利于涂料的浸润。对于低表面能的基材，更要进行合适的处理
②表面粗糙度适当的提高表面粗糙度可以增加机械嵌合作用，另一方面也有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涂料粘度涂料粘度较低时，容易流入基材的凹处和孔隙中，可得到较高的机械嵌合力。一般烘干漆具有比气干漆更好的附着力，在高温下，涂料粘度很低，也是原因之一。
④成膜物成膜物大分子极性基团的极性越强、个数越多、相对分子质量越大，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。
⑤内应力影响漆膜的内应力是影响附着力的重要因素，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，涂膜产生脱壳等破坏，丧失保护作用。内应力有两个来源：涂料固化过程中体积收缩产生的收缩应力；涂料和基材的热膨胀系数不同，在温度变化时产生的热应力。
涂料不管用何种方式固化都难免发生一定的体积收缩，收缩不仅可因溶剂挥发引起．也可因化学反应引起。缩聚反应体积收缩较严重，特别是对于有小分子产生的缩聚反应固化过程，因为有一部分要变成小分子逸出。烯烃或低聚物的双键发生加聚反应时，两个双链由范德华力结合变成共价键结合，原子距离大大缩短，所以体积收缩率也较大，例如不饱和聚酯固化过程中体积收缩达10％。开环聚合时有一对原子由范德华作用变成化学键结合，另一对原子却由原来的化学键结合变成接近于范德华力作用，因此开环聚合收缩率较小，环氧树酯固化过程中收缩率较低，这是环氧涂料具有较好的附着力的主要原因。降低固化过程中的体积收缩对提高附着力有重要意义，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，加入无机填料同时还具有降低涂膜热膨胀系数的作用，减少热应力。另外涂膜越厚，内应力也越大。总之，漆膜的内应力与附着力以及漆膜强度之间是相互抗衡的。
1．4．3 湿附着力及影响因素
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。当漆膜浸入水中后，水分子透过漆膜到达金属界面，原先金属表面活性点与漆膜中的极性基团间的吸附，由于水分子的介入和置换取代，使附着力降低。实际上漆膜的防腐蚀功效是在湿态下(产生电化学腐蚀)才发挥作用，所以高的干态附着力并不能保证漆膜的耐蚀性。湿附着力是涂膜防腐蚀性能的一个关键性因素。
为了获得较高的湿附着力，涂膜除具有较高的干附着力条件以外，下列因素均对提高湿附着力有利：
①成膜树脂的耐水性好。
②漆膜含氨基可提高湿附着力。其原因：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，从而保持附着力；B．浸水后，树脂中的羟基等极性基团与金属表面活性中心的吸附会被水逐渐介入而替换，丧失附着力，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。如：通常的胺固化环氧树脂固化之后，氮原子仍呈碱性，与钢面附着力强，湿附着力受水的影响小，r故其耐蚀性能远高于醇酸漆膜、环氧酯底漆。
③可尝试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。
另外，起泡是湿附着力丧失、涂层失效的重要体现。涂膜湿态刚性越大，挠性越低，涂膜不易起泡，就如同粘在玻璃板上的胶带纸易剥下，而两块玻璃板吸附在一起却难以揭开一样。因此，浸在水中的防腐涂层，不宜是富有弹性、挠性的，而宜是刚性坚硬的，具有较高 的杨氏模量。厚的涂层也有利于抗起泡，但涂层过厚、刚性过大，不利于抗开裂。要综合考虑各种情况。
1．5 涂层的防腐蚀原理及提高保护性能的措施
金属腐蚀是由于环境介质作用在金属表面产生电化学反应或化学反应。涂层对金属的保护作用是通过抑制上述反应而达到，具体来看，是基于下面三方面的作用。
(1)屏蔽作用
许多涂层对酸、碱、盐等腐蚀介质显示化学惰性，且介电常数高，阻止了腐蚀电路的形成，因此金属表面涂覆漆膜后，把金属表面与环境隔开，起到了屏蔽腐蚀介质的作用。但必须指出，涂料用高聚物具有一定的透气性，并与其结构密切相关。涂层的抗渗性是涂层起屏蔽作用的关键。为提高抗渗性，可从以下几点考虑：
①成膜物质可选用聚集态结构紧密、透气性小的高聚物，如大分子链上极性基团多、支链少、交联密度大、结晶度高的高聚物，抗渗性能好。
②加入一定量的惰性无机粉末填料(如滑石粉、高岭土、云母等)常可提高涂层的抗渗性，但加入量过大，高聚物不足以把填料颗粒间的空隙完全填满时，反而使涂层的抗渗性减弱；当加入的固体填料为鳞片状时(如铝粉、玻璃鳞片等)，即使涂层很薄，抗渗性仍好。
③涂层的微孔是在涂料干燥过膜过程中形成的，与干燥固化因素有关：对于有小分子产物生成的缩聚反应成膜，由于小分子产物从膜中逸出，极易形成针孔；含有大量溶剂的涂料，当溶剂挥发后就会产生许多针孔；如果涂膜在干燥成膜后期还能保持充分的流平性，上述针孔就会封闭。为此，要调节溶剂组成，使成膜物的溶解度在溶剂挥发过程中不致急骤降低。
④增加涂层厚度及涂覆次数。在涂层厚度相同的情况下，涂覆次数越多，出现微孔的几率就越小，防腐蚀性能就越好。实际上难以做到一次涂成所要求的厚度，但涂覆次数多，施工经费增加，因此要综合考虑不同环境中涂层的有效厚度及最低界限厚度的涂覆次数。
(2)钝化缓蚀作用
借助涂料中的防锈颜料与金属表面反应，使其钝化或生成保护性的物质以提高涂层的保护作用；另外，许多油料在金属皂的催化作用下生成的降解产物也能起到有机缓蚀剂的作用。
(3)电化学保护作用
涂料中使用电位比铁低的金属粉为填料(如锌)，且其量足以使金属粉之间和金属粉与基体金属之间达到电接触程度，会起到牺牲阳极的阴极保护作用，使基体金属免受腐蚀。如常用的富锌底涂，并且锌的大气腐蚀产物碱式碳酸锌(4ZnO·C02·4H20)比较稳定，又起到封闭、堵塞漆膜孔隙的作用。
1．6 防腐蚀涂料应具备的基本条件
作为一种优异的防腐蚀涂料必须具备下列特性：
①耐腐蚀性能要好。所谓涂料的耐腐蚀性是指其固化涂层对它所接触的腐蚀介质(如水、酸、碱、盐、各种化学药品、废液、空气、水分、化工气体等)在物理性质和化学性质方面都是稳定的，即不被腐蚀介质溶胀、溶解，也不被腐蚀介质所破坏、分解，不和腐蚀介质发生有害的化学反应。
②透气性和渗水性要小。钢铁的大气腐蚀需要有水分和氧的作用，否则其腐蚀速度可以忽略不计。涂漆钢板的腐蚀，从本质上讲，是由于水和氧以相当大的速度穿透涂膜到达金属界面上造成的。显而易见，一种优异的耐腐蚀涂膜的透气性和渗水性应尽可能地小。为此必须选择透气性小的成膜物质和屏蔽作用大的涂料，并增加涂装道数，使涂层达到一定的厚度。
③要求良好的附着力和一定的机械强度。涂膜能否牢固地附着在金属基体上，是其能否发挥防腐蚀作用的关键因素之一；除此之外，固化涂膜还应具有一定的物理机械强度，以承受在工作条件下的应力。
实际中往往会出现这样的情况，某～涂料品种耐腐蚀性能很好，但对基材附着力和机械性能不佳而无法应用。为了解决耐腐蚀性能和机械性能之间的矛盾，常常采用几种涂料配合使用。例如：以附着力好又有一定防锈能力的涂料作底漆；而以耐腐蚀性好，又与底漆有很好层问附着力的涂料作面漆。若底漆和面漆的层间附着力不佳，可采用能把底、面漆牢固连接起来的所谓中间层涂料作“过渡”层。这样便可以得到机械性能和耐腐蚀性能都很好的防腐蚀涂装系统。
防腐蚀涂料除了应满足上述三方面的主要要求之外，还应具有良好的电绝缘性、抗温变性、耐湿性，同时经济上也应合算，而且施工方便。

1．7 防腐蚀涂层系统
在实际应用中，一种涂层往往不能很好地起到保护金属的作用，或不能同时满足防腐、耐候、美观等使用要求。因此，大多在金属表面涂覆几种涂层，组成一个整体系统共同发挥功效。这一涂层体系包括底漆、中间层、面漆，每层按需要分别涂刷一至数次。也有的仅是 单层结构就同时满足不同的使用要求，如粉末涂料。
(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，主要具有以下特征： ①与金属表面要有良好的附着力，因此成膜物分子结构中往往含有极性基团(如羟基、羧基等)。
②底涂粘度应该较低，以便对基材表面有良好的润湿性；且溶剂挥发不可太快，以便 有充分时间对焊缝、锈痕等部位渗入。
③能阻止锈蚀的生成和发展，因此往往含有防锈颜料、抗渗填料。
④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。
⑤一般底涂填料含量较多，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。
⑥填料体积浓度不可大于临界填料体积浓度(PVC≤CPVC)。
⑦一般底涂厚度不易过高，因太厚会引起收缩应力，使附着力下降。
(2)中间层
中间层要与底、面漆结合良好，起承上启下作用，这主要是靠两层界面间的物质相互扩散、高分子链相互缠结以及极性基团间的吸引力。在整个涂层体系中底漆或面漆有时不宜太厚，所以中间层的另一作用是能较多地增加涂层厚度以提高屏蔽作用；汽车漆的中间层作用是提供平整表面，保持美观，其较好的弹性，能缓冲小石冲击车辆而涂层不裂。
(3)面漆
面漆与环境相接触，因此要具有耐环境化学腐蚀性、装饰美观性、号志性，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。
1．8 防腐蚀涂料的分类及命名
防腐蚀涂料种类很多，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
从对材料保护作用出发： (主要包括：预涂底漆、富锌涂料、带锈涂料、一般防锈涂料)
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，护寿命有限，涂膜较薄(一般厚度0．1～0.15mm)。
从对材料保护效果出发： 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≥10～15a，酸、碱、溶剂介质：t≥5a)。
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。
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。
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。
从涂料形态出发：无溶剂、水性、粉末、溶剂型防腐蚀涂料等。
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。
上述各种分类只是强调某一方面，无法全面反映防腐蚀涂料的特征，为统一起见，一般采用以主要成膜物为基础，按照国家标准(GB／T 2705-92)，并结合其用途来进行分类。以主要成膜物质为基础将涂料品种分为17大类，见表5—3。

表5—3涂料产品分类表
序号
代号①
涂料产品类别
代表性成膜物质
1
Y
油脂涂料
天然动植物油、清油(熟油)、合成干性油
2
T
天然树脂涂料②
松香及其衍生物、虫胶、乳酷素动物胶、大漆及其衍生物
3
F
酚醛树脂涂料
纯酚醛树脂、改性酚醛树脂、二甲苯树脂
4
L
沥青树脂涂料
天然沥青、煤焦沥青、石油沥青
5
C
醇酸树脂涂料
甘油(或季戊四醇等)醇酸树脂和各种油改性醇酸树脂等
6
A
氨基树脂涂料
脲(或三聚氰氨)甲醛树脂和各种改性醇酸树脂等
7
Q
硝基涂料
硝化纤维素和改性硝化纤维素
8
M
纤维素涂料
醋酸纤维、苄基纤维、乙基纤维、醋丁纤维、羟甲基纤维等
9
G
过氯乙烯涂料
过氯乙烯树脂及其改性过氯乙烯树脂
10
X
乙烯树脂涂料
氯乙烯—乙酸乙烯—乙烯醇三元共聚物(VAGH)、聚乙烯醇缩丁醛树脂、氯乙烯—偏氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、氯化聚丙烯、石油树脂等
11
B
丙烯酸树脂涂料
丙烯酸树脂、丙烯酸共聚物等
12
Z
聚酯树脂涂料
饱和聚酯和不饱和聚酯
13
H
环氧树脂涂料
环氧树脂、脂肪族聚烯烃环氧树脂、改性环氧树脂
14
S
聚氨酯涂料
加成物、预聚物、缩二脲及异氰脲酸酸酯多异氰酸酯(芳香族与脂肪族)
15
V
元素有机聚合物涂料
有机硅、有机钛、有机铝、有机磷等
16
J
橡胶涂料
天然橡胶及其衍生物。如氰化橡胶；合成橡胶及其衍生物。如氯磺化聚乙烯橡胶
17
E
其他涂料
以上16类包括不了的成膜物质，如无机高聚物，聚酰亚氨树脂等
18

辅助材料
溶剂和稀释剂，如松香水、二甲苯等、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂、表面处理剂等
①按汉语拼音字母发音。
②包括由天然资源所产生的物质及其加工处理后的物质。
防腐蚀涂料的命名遵循涂料命名的基本原则，国家标准GB／T 2705—92做了详尽规定：涂料全名：颜料或颜色+成膜物名称+基本名称。基本名称反映涂料的基本功能、特征或用途，如灰色丙烯酸桥梁漆，氧化铁红环氧底漆等。
为了统一和简化，每一类涂料产品都有一确定的型号：成膜分类代号+基本名称代号+—+品种序号。涂料基本名称代号及涂料产品序号如表5—4、5—5。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。
表5—4涂料产品基本名称代号表
代号
基本名称
代号
基本名称
代号
基本名称
00
01
02
03
04
05
06
07
09
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
清油
清漆
厚漆
调合漆
磁漆
粉末涂料
底漆
腻子
大漆
电泳漆
乳胶漆
其他水溶性漆
透明漆
斑纹漆
锤纹漆
皱纹漆
裂纹漆
晶纹漆
铅笔漆
22
23
30
31
32
33
34
35
36
37
38
40
41
42
43
44
50
51
52
木器漆
罐头漆
(浸渍)绝缘漆
(覆盖)绝缘漆
(绝缘)磁漆
(粘合)绝缘漆
漆包线漆
硅钢片漆
电容