1、防腐蚀涂料与涂装,概述 一、涂料防腐蚀特点及在防腐蚀领域中的地位,1. 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,发展总趋势,高性能：满足苛刻的环境，甚至解决衬里无法解决的问题。（例：玻璃鳞片涂料、有机无机杂化涂
2、料） 多功能：如：防垢、抗静电、抗污、等 低污染：大力发展粉末、无溶剂、水性涂料与衬里技术的模糊：即用涂装（涂料）的方式达到衬里的保护效果（例：聚脲弹性体等）,上图是北美的涂料厂家从1980年到2001年的变化情况，已经从1980年的2000家，变化成为现在的400家。 选择安全无污染绿色涂料是第一要素！,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
3、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,功效,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,
4、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
5、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TiO
6、2 、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,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：溶剂通过聚合物浓度层扩散至表面进一步挥发；,阶段
7、：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、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T g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，T g应该为 29或更高。而成膜
8、环境温度一般525,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,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。,所以，必须有保养期。,两种形式,2、化学成膜：,发
9、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。,反应活性点,双键 官能团,自由基连锁加聚反应机理,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
10、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,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
11、涂料等）。,官能团反应,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,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,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
12、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,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
13、、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,涂膜附着机理及附着力影响因素,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
14、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
15、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。
16、,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
17、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
18、。 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。PVCCPVC厚度不易过大，因太厚会引起收缩应力，使附着力下降。,防腐蚀涂层系统,2. 中间层: 增加涂层厚度
19、,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）,按照国家标准（GB/T270592），并结合其用途来进行分类 命名 （GB/T270592） ：型号：成膜分类代号+基本名称代号+品种序号 例： Q0117 硝基清漆；B042 丙烯酸磁漆；C043 白醇酸磁漆；A0431 黑氨基无光
20、烘干磁漆；H5298 铁红环氧酚醛烘干防腐底漆。,防腐蚀涂料的分类及命名,二 防锈底涂的主要种类与应用,主要种类：普通防锈漆（物理、一般化学防锈涂料）、特种防锈漆（磷化底涂、富锌涂料、锈面涂料）,预涂底漆(车间底漆) :以防止钢材在贮存 (加工前的短时间贮存) 或加工期间的生锈为主要目的，金属经第一次表面处理后立即进行涂装的底漆. 也称 “卷涂涂料”。要求: 快干、耐磨、无毒、可焊接、有36月的临时保护作用。 (以满足储存、运输、组装的要求）,预涂底漆,2.1 普通防锈底涂,1. 铁红防锈漆 : 铁红（又称氧化铁红）Fe2O3 ，封闭作用 特点: 无毒、耐候、价格低廉，施工方便 2. 云母氧化
21、铁防锈底漆: 鳞片状云母氧化铁 :防止水、汽的渗透, 稳定性好，反射光能力强，减缓涂膜的老化 。 3. 铝粉防锈底漆：抗渗、遮盖力强，稳定性好，能反射光和热 。 4. 氧化锌防锈底漆 ：涂膜干燥快，耐久性好，通常用于室内外金属构件的防蜡打底。 5. 石墨防锈底漆 :具有良好的耐酸、碱、化学药品、溶剂腐蚀的性能，同时耐高温和耐光。 6. 红丹防锈底漆：防锈性能优异，涂膜坚韧，附着力好，耐水好。 有毒，不能用于需经火焰处理(如焊接等)的钢铁结构上不耐晒，需在短期内涂刷面漆。不能在铝、镁及其合金等轻金属表面上应用。,普通防锈底涂,7. 锌黄防锈底漆 : 铬酸锌钝化,锌黄的溶解性较好，在潮湿环境中易于
22、起泡，适用于钢铁，也适用于轻金属 (可溶性铬酸盐中的六价铬是致癌物质 ) 8. 有机铬酸盐防锈底漆: 用量低，防锈效果显著 9. 磷酸盐防锈底漆:无毒，环境友好，具有磷化防锈作用 ,品种：磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铁铵、磷酸铁、磷酸铬、磷酸钙、磷酸钡等 ，在不宜使用红丹防锈底漆或表面处理不净时，常用这种防锈底漆，应用广泛。 10. 钼酸盐防锈漆：依靠钼酸根离子的钝化作用，水溶解度较高使用不当漆膜易起泡。 11.偏硼酸钡防锈底漆：阳极钝化作用，无毒、抗粉化、防霉性很好，但其遮盖力和着色力较低。防锈底涂的应用既要考虑防锈漆的基本性能与环境的配套性，也要考虑到对基材的适应性。,特点：一般，在涂完磷化底
23、漆后24小时内涂其它底漆，具有无毒、对焊接无影响的特点。 作用：增强防锈能力和提高金属与底漆涂层之间的附着力， 磷化钝化成膜 组成 (双组分)： 一组分由聚乙烯醇缩丁醛、四盐锌黄、滑石粉、乙醇、 正丁醇、醇溶性酚醛树脂等组成，另一组分由磷酸(常为85的磷酸)、水、乙醇等组成，临用时配制。,2.2 磷化底漆,是种预涂底漆，厚度20微米，它不能替代底漆。,2.2 磷化底漆,“长嚗型”磷化底漆 ：涂其它底漆，保护时间能达到 610个月 ； 应用：广泛用于钢铁及有色金属的增强防锈，尤其适宜海洋，湿热地区及水下的设备和金属结构的保护。对于那些不能进行磷化处理的大型金属结构，采用磷化底漆会得到与磷化处理相
24、同或更好的效果。但不适宜涂装铬锰钢、铬钨钢及含铜钢。,注意：磷化底漆上不宜直接涂硝基、氨基、氯化橡胶等防锈漆 ；,磷化底漆,2.3 富锌涂料,1、基本原理 在其漆膜中锌粉相互接触并与钢铁接触而导电，锌粉标准电极电位为0.7628v，铁的标准电极电位为0.409v，因此锌在钢铁表面作为牺牲阳极，对钢铁有保护作用。 同时锌粉被腐蚀后的产物可填充涂膜的孔隙，封闭涂膜的损伤部位；富锌涂料中锌粉的用量一般在8595之间才能起到很好的电化学保护作用。 因基料用量少，所以要求基料的粘合力好，附着力好。,富锌涂料,2、总体要求： 1） 不易用于酸、碱环境中，酸、碱与锌粉反应产生氢气。 2） 因金属锌的腐蚀产物
25、呈弱碱性，配套面漆应具有一定的耐碱性。 3） 基材要进行严格表面处理，喷砂等级达到Sa2.5级，更可靠的处理还应有50微米的粗糙度；喷砂后应及时涂敷，最迟不得超过8小时。 4）根据富锌涂料的品种、施工条件，应严格掌握环境条件，通常施工温度应不低于5，湿度条件根据品种而定。 5）注意涂膜厚度，一般不超过100微米，若需较厚，应防止出现裂纹。,富锌涂料,3、种类：,富锌涂料,4、应用：保护金属最普遍、最重要的底漆，广泛用于大气、海洋环境中的桥梁、船舶、海上采油平台、港口设施、户外钢结构的保护。在大气、海洋气候条件下，保护期能达到315年。是重防腐蚀涂料最主要品种之一。富锌涂料由于具有良好的耐蚀性和
26、可焊接性，也普遍用于预涂底漆（车间底漆）（较薄，厚度为1520微米）,2.4 锈面涂料,可在未充分除锈清理的钢面上涂敷，以稳定活泼铁锈并能很好地附着在钢铁的表面上为目的，从而具有一定防锈功能的涂料 。,强调：锈面涂料不能完全取代表面处理，重防腐涂装体系质量的保证离不开严格的表面处理。,5.2.4 锈面涂料,1、基本要求（立足于锈层结构）一般防锈涂料功能，必须对锈层有足够的渗透能力，即：应能充分浸润、渗透整个疏松多孔的锈层，使锈层粘结成为连 续的封闭性涂层。对锈层必须有足够的反应性，即：使锈层中活泼的 有害铁化合物经过钝化或转化，变成稳定的无害的 填料。,锈面涂料,2、防锈作用原理：采用较好渗透
27、性较好的树脂为漆基，借助于渗透剂、极性溶剂的配合，使涂料具有好的渗透性，从而浸润和渗透锈层并把它封闭。另外依靠涂料中树脂的反应性基团、活性颜料或锈的转化剂与锈层中活泼的有害的成分反应，生成稳定的抑制化合物，从而使整个锈层成为涂料中稳定的、具有保护性的填料。,锈面涂料,3、种类（作用、特性、应用）1） 渗透型锈面涂料（又称浸渍型锈面涂料）：浸润、渗透作用，把铁锈分隔并包封起来，使之失去活性， 阻止进一步发展；借助防锈颜料起到防锈作用。粘度较低的油性树脂基料：环氧酯、醇酸树脂、鱼油、鱼 油醇酸；为增加渗透能力，常加入表面活性剂。 应用：主要用于陈旧和化学污染较小的钢铁表面，应用于海洋石油化工装置、
28、桥梁、船舶等的防锈打底，对钢铁结构的铆接或螺旋部位特别适宜。,使用效果也与钢结构表面锈蚀状态无关，但形成的漆膜很薄，须多道涂装。,锈面涂料,2）稳定型锈面涂料：活性防锈颜料及稳定剂(如磷酸锌、铬酸锌、磷酸二苯胍、三苯胍等)与新生的和不稳定态的锈相互作用，是其加速转化成稳定的Fe3O4或形成难溶的杂多酸配合物，使金属钝化达到稳定锈蚀的目的；应用：一般用在防腐蚀要求不高的场合；铁锈层较薄、不均匀，残留氧化皮或旧漆膜的钢铁表面均可使用，适应性广，应用较为广泛。,使用效果与钢结构表面锈蚀状态无关，,锈面涂料,3）转化型锈面涂料(也称为反应型带锈底漆)： 锈的转化剂(如亚铁氰化钾、磷酸、丹宁酸、铬酸等)
29、，快速把铁锈转化为无害、难溶的或具有一定保护作用的配合物或螯合物；使整个锈层的结构、组成、性质都发生根本性的变化。 恰好完全反应之后，才能发挥作用。转化剂的用量必须严格控制。 适用于锈蚀较均匀且不残留轧制氧化皮或片状厚锈的钢铁表面，及时涂上防锈底漆和面漆方能起到保护作用。,锈面涂料,稳定型、渗透型的作用较缓慢，且对整个锈层的结构状态不加改变，仅使锈层中活泼的铁锈稳定下来。 而转化型的则使整个锈层的结构、组成、性质都发生根本性的变化。,带锈涂料的转化、稳定、渗透锈层的能力有限，一般仅适用于经过人工除锈后或防腐要求不高的金属表面，目前还远远不能取代喷砂、酸洗等除锈方法。,2.5 金属底材对防锈底涂
30、的要求,三 常用有机防腐蚀涂料 特性及应用,防腐蚀涂料往往是一个体系，包括底漆、面漆。 防腐蚀涂料对腐蚀介质的化学稳定性、屏蔽性能、抗老化性能、对工况条件（热、力等）的适应性能是至关重要的。 同一种成膜物质制成的涂料具有基本相似的性能，同一种环氧树脂使用不同的固化剂，其耐热、耐蚀性能相差较大.,注意:,3.1 环氧树脂类防腐蚀涂料,-指分子结构上含有两个以上环氧基的高分子化合物,三类：双酚A型、双酚F型以及酚醛环氧树脂 双酚A型:,溶剂常采用：二甲苯/丁醇7/3的混合溶剂。,双酚F型,酚醛环氧型,环氧树脂类防腐蚀涂料,1、特性： 极好的附着力。极性羟基和醚键，内因力小； 优异的耐蚀、抗渗性能。
31、含有稳定的苯环、醚键，使涂层能耐酸、碱和有机溶剂的侵蚀；虽含有亲水的羟基，但通过固化后交联结构的隔离作用，仍能具有良好的耐水性。 涂层结构致密：固化过程中无小分子副产物； 良好的力学性能：刚性的苯环与柔性的烃链交替排列，使涂层坚硬而柔韧。 涂膜固化时，体积收缩率小，热膨胀系数也小，涂层不易因温变等因素而产生龟裂。,环氧树脂类防腐蚀涂料,1、特性： 高度的贮存稳定性：不加固化剂不会固化，不会受热固化，一般放置2年不会变质。 利用环氧基的化学活性。可与各种树脂拼用改性，制备多品种、多性能的防腐涂料。（如：环氧有机硅、环氧呋喃、环氧煤沥青涂料等） 环氧树脂可制备粉末涂料、无溶剂涂料、高固体组分涂料、
32、水性涂料等高性能、环保重防腐涂料； 易老化。环氧树脂中的醚键使漆膜耐日光紫外线照射性差，长久日晒，漆膜易失去光泽，然后粉化，所以不易用于户外面漆。加入紫外线吸收剂、铝粉、云母氧化铁等可阻缓其粉化的速度。,环氧树脂类防腐蚀涂料,2 固化：,1）固化剂主要种类及特性胺类、酸酐（高温固化、形成酯）含有活性基团的树脂:(液态，聚酰氨、聚酯等）其它：咪唑（中温固化）、潜伏型固化剂（三氟化硼胺络合物）,利用可反应官能团：主要是环氧基，其次是羟基,聚氨脂改性,环氧树脂类防腐蚀涂料,胺类固化剂脂肪族胺类： （己二胺、二乙烯（撑）三胺等）。室温下固化，固化 速度快，粘度低，易于和其它树 脂混用，毒性较大，使用期
33、限短，固化后漆膜耐热性、机械强度较差，不利于环保。芳香族胺类：主要为间苯二胺、间苯二甲胺等。需 在加热条件下固化，与树脂混合不便，固化物的耐热。耐蚀性能较为突出。,胺改性固化剂：胺加成固化剂（如：590、593固化剂）、T31固化剂、酚氨基醇固化剂（以腰果油为主要原料的胺加成固化）。T31固化剂是环氧树脂室温固化剂的主要种类。缺点：固化后涂膜脆性较 大，配方中需加增塑剂；而酚胺基醇固化剂具有类似于T31固化剂的综合性能，同时又有良好的柔韧性。,环氧树脂类防腐蚀涂料,胺类固化剂,聚酰胺固化剂：通过聚酰胺末端的伯、仲胺上的氢（不是通过酰胺基上的 氢）与环氧基反应，由于两端氨基的分子间距较大，固化后
34、的密度小，因此固化后的涂膜有优良的韧性；与其他固化剂比较，固化物耐水性较好，但耐化学性和耐溶性较差;固化活性不高。,环氧树脂类防腐蚀涂料,胺类固化剂,环氧树脂类防腐蚀涂料,2）胺类固化剂用量,100克环氧树脂所需胺类固化剂的理论质量：W环氧值(胺的分子量胺中活泼H原于数)系数双酚A型环氧树脂的国家统一牌号为：E-环氧值100；如E-44,其环氧值为0.410.47mol/100g。,环氧值：为100g树脂中含有的环氧基物质的量，单位：mol/100g。,3 环氧树脂防腐蚀涂料的种类、特性及应用：,3.2 酚醛防腐涂料,特性： 突出的耐酸、耐各种盐、有机溶剂、水蒸气的侵蚀； 耐热性较好（优于环氧
35、、130长期使用）耐热酸，不耐温变。 耐碱性差：含有大量的酚羟基，易和碱反应而生成酚钠，使涂层遭到破坏，改性（如：加入，二氯丙醇与酚羟基反应生成稳定的醚键）。 涂层内聚力大，弹性差，对金属的附着力也不理想，故常与其它树脂底漆配套使用。油改性酚醛树脂可以改善涂膜的机械性能，但其耐腐蚀性却下降。,酚醛防腐涂料,固化：羟甲基，在受热的条件下，两种羟甲基可自行缩合，也可和其它含羟基树脂(如醇酸树脂、环氧树脂)等缩合.催化剂：广义酸（六次甲基四胺，苯磺酸等）,种类：1）一般耐酸涂料：以油改性酚醛树脂为基料的，涂层能耐室温硫酸、磷酸及各种酸性溶液的腐蚀，但不耐氧化性酸和碱的腐蚀，耐水性比醇酸树脂好，机械性
36、能尚好。既可自干，也可烘干2） 醇溶性热固型酚醛树脂为成膜物质的通用防腐蚀涂料：将醇溶性热固型酚醛树脂溶于工业乙醇中，再和适当的惰性颜料、填料一起研磨，即可配制成各种用途的防腐蚀涂料，这类涂料需要加热固化，但也可加入酸性固化剂固化成膜。为了提高涂膜的机械性能，常加入各种增塑剂,酚醛防腐涂料,异氰酸根的高反应活性与众多官能团反应：-OH、-NH、-COOH、H2O；聚醚多元醇、聚酯多元醇异氰酸酯固化剂：（TDI、MDI、HDI）。,溶剂（酯类、乙酸溶纤剂 C2H5OCH2CH2COOCH3）注意：异氰酸酯的高反应活性,聚氨酯防腐涂料,聚氨酯防腐涂料,1、特性： 极好的力学性能：涂膜坚韧、耐磨、光
37、亮、丰满、附着力好，并可通过调节配方，获得所需力学性能的涂膜。 优异的防腐性能：耐酸、耐水性优于环氧涂料，耐酸、碱、水、耐热等性能均优于乙烯类树脂漆。耐候性突出。 施工可操作范围广，既可室温固化，也可加热固化；由于异氰酸基的高反应活性，还可调整配方使涂料在10以下，甚至0以下干燥成膜。,多官能团性决定其能与多种树脂拼用改性，配制成满足不同使用要求的新品种。能与之拼用的树脂有：聚酯、聚醚、环氧、醇酸、羟基丙烯酸、有机硅树脂、沥青、乙烯共聚物、纤维素等 良好的电绝缘性。 芳香族聚氨酯在阳光下受紫外线照射易泛黄；脂肪族聚氨酯涂料不易变黄，多用于对耐候性要求较高的面漆。,1、特性：,聚氨酯防腐涂料,综
38、合性能好，适应能力强，是最易通过分子结构设计获得较为广泛的防腐性能和物理机械性能。是目前应用最广、发展最快的品种之一。,聚氨酯防腐涂料,2. 种类： 1)氧固化型聚氨酯改性油涂料（单组分）：又称氨酯油， 2)湿固化型聚氨酯涂料(单组分)：其交联密度大，坚硬、耐磨、耐油、耐化学腐蚀，抗污染，又能在潮湿环境下施工，用于潮湿地区的建筑物和水泥、金属、砖石等物面的涂装，也可用作防止核辐射的保护涂层。 3)封闭型聚氨酯涂料(单组分)：苯酚封闭的聚氨酯键 ；主要用于涂覆漆包线电绝缘涂料，也可作为轿车用聚氨酯烘漆。,4)催化固化型聚氨酯涂料 (双组分)：其固化机理与湿固化聚氨酯涂料相同，因为有催化剂的催化加
39、速作用，固化速度更快，并不受潮气和温度的影响，在较低的温度下也能固化。涂膜具有附着力、耐磨性、耐水性和光泽性较好的特点。但不宜作为面漆。常用于木材、混凝土、石油化工设备等的涂装。,5) 聚氨酯粉末涂料：,聚氨酯防腐涂料,2. 种类：,聚氨酯防腐涂料,6)羟基固化型聚氨酯涂料（双组分）：异氰酸酯组分（TDI、MDI、HDI） 可室温固化，亦可低温烘烤固化，毒性小，涂膜性能可在广泛的范围内调整。是聚氨酯涂料在金属防腐方面综合性能最好、品种最多、产量最大、用途最广、最有发展前途的种类。,2. 种类：,聚氨酯防腐涂料,2. 种类：,6)羟基固化型聚氨酯涂料（双组分）：,A、聚酯多元醇固化聚氨酯涂料：
40、B、聚醚多元醇固化聚氨酯涂料：成本低，耐水、耐碱性优于聚酯型，耐蚀性优于聚酯型。因含有醚键，不耐紫外线，易于粉化和失去光泽。 C、聚氨酯/醇酸树脂防腐涂料：用于湿热地区及化工环境的混凝土构筑物、钢结构及设备保护。,D、 聚氨酯/环氧树脂防腐涂料：兼有聚氨酯、环氧的特性。 E 、聚氨酯/沥青防腐涂料：性能稍优于环氧沥青防腐涂料。因其固化快，特适于寒冷地区施工和冬季施工。 F 、聚氨酯/羟基丙烯酸类树脂改性涂料：高级户外防护涂料。 G 、聚氨酯/氯醋共聚物： 固化快，耐盐、碱性突出，曾用于小 联碱设备防腐和青藏铁路盐碱冻土地带桥墩的防腐。 H、 PU-氟树脂；IPN,聚氨酯防腐涂料,2. 种类：,
41、6)羟基固化型聚氨酯涂料（双组分）：,聚氨酯防腐涂料,3.4 含氯橡胶类防腐蚀涂料,特性： 成膜物大分子中引入了氯元素，构成了极性较大的C-Cl键，使涂膜与基材、涂层与涂层之间的附着力增强， 耐水、酸、碱、盐，防腐性能好； 具有阻燃自熄、防霉性能。 但涂膜不耐高温，高温下易析出氯化氢气体而降解，性能变差，使用温度一般不超过60。,以天然或合成橡胶为原料，经过化学处理（氯化改性）而制得主要为含氯橡胶涂料，包括：氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料、氯丁橡胶涂料、氯化氯丁橡胶涂料。,含氯橡胶类防腐蚀涂料,1、 氯化橡胶防腐蚀涂料,特性： 1）分子结构规整、饱和、极性小，故漆膜化学稳定性高，耐酸、碱、盐、
42、氯化氢、硫化氢、二氧化硫等侵蚀；不耐浓硝 酸和氢氧化铵；长期与油、肪接触，漆膜软化和膨胀。 2）对光、热不稳定，使用温度低于60； 3）与大多树脂相比，对水、水蒸气通过性最低，抗渗透性极好； 4）是溶剂挥发型单组分涂料、无毒，快干、不受施工温度限制，无层间 附着问题。 5）可和多种树酯配合制漆，如不干性醇酸、环氧酯、环氧、煤焦沥青、 热塑性丙烯酸等，以改进其柔韧性、耐候、耐腐蚀性等。 6）低分子量增塑剂（氯化石蜡、苯二甲酸酯）常因其亲水性而影响涂层 的防腐蚀性。,应用：常用作水下钢结构、船舶、地下输油、输气管道防腐保护，但不宜涂于化学品贮槽、贮罐内壁。常用品种有：氯化石蜡改性、氯化橡胶/丙烯酸
43、磁漆、氯化橡胶/醇酸树脂防腐蚀漆、氯化橡胶/煤焦油防腐蚀漆。,含氯橡胶类防腐蚀涂料,1、 氯化橡胶防腐蚀涂料,含氯橡胶类防腐蚀涂料,2、 氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料,由乙烯与氯及二氧化硫反应而得的高聚物M20000）,SO2Cl活性较大，可与某些金属氧化物反应而交联，如：PbO；还可以与胺、醇、酰胺、胺环氧加成物、有机酸、酚类等反应而交联。,特性： 1）良好的耐氧化、耐晒和保色性，耐酸、耐碱，2）涂层本身既有弹性，又耐磨蚀；3）耐热温度为120；4）使用芳香族溶剂，施工时毒性较大，5）涂膜颜色较深、装饰性较差，不宜制造浅色或装饰性涂料 应用：金属防腐蚀涂料，还适用于橡胶、塑科、织物等的防护。目前主
44、要用于石油化工大气、石油化工设备、管道、海洋石油设施、船舶和石油化工建筑的防腐蚀涂装。,含氯橡胶类防腐蚀涂料,2、 氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料,3.5 乙烯类含氯防腐蚀涂料,特性： 热塑性涂料，靠溶剂挥发而成膜，干燥迅速，施工条件宽松。 此类涂料的耐候性，耐蚀性良好，宜作户外大气防腐及石油化工设备的内壁防腐； 对金属的附着力较差，必须用各种配套底漆(如环氧底漆等)和多道涂装，以保证涂层良好的附着力和一定的厚度； 耐热性不高，使用温度一般不宜超过60。,含有大量氯元素的聚烯烃类成膜物所制成 的防腐蚀涂料,品种：聚氯乙烯树脂涂料、过氯乙烯树脂涂料、氯乙烯醋酸乙烯共聚树脂涂料、 氯醚共聚树脂涂料、偏氯乙
45、烯共聚树脂涂料氯化乙烯-醋酸乙烯共聚涂料、高氯化聚烯烃涂料等。其中产量最大、应用最广的为过氯乙烯树脂漆。,乙烯类含氯防腐蚀涂料,3.6 丙烯酸树脂防腐涂料,由丙烯酸或其酯类树脂(丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯类)，或丙烯酸类单体与苯乙烯共聚所得树脂配制而成的涂料,分为：热塑性、热固性两大类。,特性：,保色、保光、耐候、三防(防盐雾、防霉、防湿热)性能及弹性突出，是其它树脂不可及的；有较好的耐化学腐蚀性，极高的装饰性，与其它树脂拼用，是通用性较好的涂料。特别是其单体种类很多，通过变换不同的共聚单体，调整分子量及交联体系等措施，变化涂料的性能，制成多性能及应用的涂料，最易实现分子设计达到不同使用性
46、能要求的种类。最易实现水性化；,丙烯酸树脂防腐涂料,应用：可涂于金属、木材、混凝土等许多材质表面，特别宜于在铝、镁等轻金属上使用。水基丙烯酸涂料、粉末涂料，带锈底漆、其它防腐涂料的高耐候面漆、防水涂料、弹性防腐涂料等。广泛用于建筑用漆、车辆、高级轻工产品、机械、仪器仪表的装饰保护涂装。实例：有色金属： 飞机混凝土：外墙涂料水性涂料粉末涂料电器,丙烯酸树脂防腐涂料,3.7 氟树脂防腐涂料,结构原因：键能(kJmol-1 )：C-F:460；C-H:413；C-C:346C-F的螺旋屏蔽作用保护C-C键 耐氧化性、耐热性非极性高结晶性 耐溶剂性其它性能特征：强度低易蠕变 , 一般不为结构材料 表面
47、能低自润滑、耐磨、难粘加工难（Tm=415，Td=360）应用： 衬里、密封件加工难限制了应用改性,聚四氟乙烯（PTFE，F4）,塑料王 高温耐蚀性极优,氟树脂防腐涂料,* 由于结构对称性的破坏，结晶性下降、极性增加，带来可热融、可溶解，易成型、施工，成本下降、应用广； * 性能总体来看：机械强度提高，粘合性提高；耐热、耐蚀性下降，但仍优于其它树脂。,改性：,氟树脂防腐涂料,品种： （烧结型、橡胶型、共聚型）,聚氟乙烯（PVF）（一F）（分散型、粉末，230 280温度烘）-70150、无需底涂 2) 聚偏二氟乙烯（PVDF，F2）耐蚀优于PVF，-35165，丙烯酸改性 3) 聚四氟乙烯六氟
48、丙烯（FEP，F46） 4) 乙烯 四氟乙烯 共聚物（ETFE，F40） 5) 可熔性聚四氟乙烯（PFA） 6) 氟乙烯-乙烯基醚（FEVE）（可溶） 7) 聚三氟氯乙烯（PCTFE，F3）乙烯 三氟氯乙烯 共聚物（ECTFE，F30）,氟树脂防腐涂料,氟树脂防腐涂料,应用：,氟涂料防腐是一种很有发展前途的防腐手段，是重防腐涂料的重要种类。作为高级装饰性、耐候涂料也具有很强的竞争力。为了满足不同用途，通过添加填充料和颜料对原聚合物进行改性。无机填充料可减小涂层成型后的收缩率；玻璃纤维不仅可以提高涂层的刚性和硬度，而且可以改善涂层的耐热性能。填充高分子聚合物形成高分子合金涂层可以改善涂层的机械性
49、能和物理性能。,用氟涂料制备涂层时，不仅要考虑涂料本身的性能，而且还应考虑涂层制备方法。,3.8 呋喃树脂防腐涂料,呋哺树脂是结构中含有呋喃环链节的一类聚合物，主要有糠醛、 糠醇、改性呋喃树脂三大类,具有优异的耐酸、碱及耐溶剂性，并可在190以下长期使用。但由于呋喃树脂分子链的刚性，涂层坚硬，缺乏柔韧性，对金属的附着力不好，且成膜性差，需在酸性催化剂或高温作用下成膜，,特性：,呋喃树脂防腐涂料,应用：,将呋喃树脂与其它合成树脂进行共聚或掺混后制成涂料，即保持呋喃树脂的耐蚀性能，又改善了漆膜性能，如糠醇环氧涂料、有机硅改性呋喃树脂漆等，这逐步扩大了其应用。目前此类漆主要还是用于化工设备内壁防腐。,3.9 有机硅树脂防腐涂料,特性：有机硅树脂为元素有机类高聚物，主链SiO键的 稳定性大于 CC，CO等有机键；使涂层具有极好的耐热、耐候、耐氧化、耐蚀性能，并具有憎水、绝缘、阻燃等性能。抗渗性差。,
