重防腐涂料在海洋工程钢结构上的应用（下）

　　重防腐涂料根据不同的标准有不【bú】同的分类【lèi】方【fāng】法【fǎ】。下面根据有无溶剂就溶剂型及【jí】非溶剂型重【chóng】防涂【tú】料的研究进展进行【háng】分类介绍【shào】。

　　2.1 溶剂型重防腐涂料

　　涂【tú】料中的VOC（volatile organic compounds）是指涂料中总【zǒng】挥发物含量扣减水分含量【liàng】，认为是涂料中【zhōng】挥【huī】发性有机【jī】化合物含量，其【qí】对人体健【jiàn】康会造成【chéng】巨大危害【hài】。当VOC 达到一定浓度时，人在短时间【jiān】内会感到头【tóu】晕、头痛、恶心、乏【fá】力等，严【yán】重【chóng】时会【huì】出现昏【hūn】迷、抽搐，并会【huì】伤害到人【rén】的肾脏、肝脏【zāng】、大脑【nǎo】及中枢神经系统【tǒng】，严重的【de】会造成记忆力【lì】减退等【děng】后果。目前常用的海洋重防腐涂【tú】料多为溶剂【jì】型涂料，因【yīn】为溶剂型【xíng】重防腐【fǔ】涂【tú】料原料易得，性能优良，涂层【céng】附着力好【hǎo】，坚韧耐磨，不产生裂纹【wén】，耐化学【xué】品腐蚀。溶剂型涂料的【de】主要品种有：环【huán】氧树脂【zhī】和环氧酯类涂料、醇酸树【shù】脂涂料、聚氨酯类涂【tú】料、有机硅和氟化【huà】树【shù】脂涂料、丙【bǐng】烯【xī】酸【suān】类树【shù】脂涂料等。下面主要介绍一下最具代表性的环【huán】氧树脂型和聚氨【ān】酯【zhǐ】型重防腐涂料。

　　1）环氧树【shù】脂【zhī】型涂料。环氧树脂型涂料是目前应【yīng】用最广泛，需求量【liàng】最大的一类溶剂型重防腐【fǔ】涂料。环氧树脂是一种线性结构的高分子材料，具【jù】有良好的【de】稳定【dìng】性、粘结性、绝缘性和力学强度，同时【shí】还具有较好的耐碱性和【hé】耐油性。1930 年环【huán】氧【yǎng】树脂最【zuì】先【xiān】由瑞【ruì】士Pierre Castan 和【hé】美国SOGreenlee 合成，在1947 年实现【xiàn】了工业化生产。由于环氧树【shù】脂【zhī】难溶于水溶液中，而用【yòng】有【yǒu】机溶剂价格【gé】高、易挥发，有些还有毒【dú】性、VOC较高【gāo】，不符【fú】合目前【qián】环境保护的要求。溶剂型涂【tú】料的单【dān】道【dào】涂层厚度仅为100 μm 左【zuǒ】右，然而【ér】海洋【yáng】重防腐结构涂膜厚度至少【shǎo】要300~500 μm。这【zhè】就【jiù】需要多道涂工序才【cái】能达到规定【dìng】膜厚，施工【gōng】成【chéng】本增加的同时，其溶剂对工人【rén】的身体健康【kāng】也造成【chéng】损害。人【rén】们【men】通过【guò】各【gè】种手段对环氧树【shù】脂溶剂型涂料进行改性，如对其填【tián】料进行改性【xìng】，对涂料中【zhōng】环【huán】氧树脂进行有机【jī】硅改【gǎi】性、酚醛改性、橡胶改性、聚氨酯改性等【děng】手段进【jìn】行改【gǎi】性【xìng】处理。如李【lǐ】明等将玻【bō】璃鳞片经复合硅烷【wán】处理剂处【chù】理后按20%~30%的用【yòng】量制备出高性能的【de】改性环【huán】氧树脂涂料【liào】。涂层中呈片状分【fèn】布的【de】玻璃鳞片有效【xiào】阻【zǔ】止了腐蚀【shí】介质的侵入，并【bìng】对于海【hǎi】洋工程【chéng】钢铁结【jié】构有【yǒu】很好的防【fáng】腐【fǔ】效果。Chonkaew 等【děng】用端羧基【jī】丁腈橡胶和有机粘土成功制备了高【gāo】强度耐磨损的改性环氧树脂，可以用于浪花飞【fēi】溅区【qū】等海水【shuǐ】冲击力强【qiáng】的海洋工程钢结构的腐蚀防护。Li 等用中碱玻璃鳞片【piàn】为主【zhǔ】要防腐蚀颜料，制备出一种适【shì】用于海洋气候的【de】高固含厚【hòu】浆型环氧【yǎng】玻璃鳞片涂料。当粒径为300 目时玻璃鳞片用量为【wéi】20%～25%，其阻隔【gé】屏蔽效应最【zuì】佳。相比较【jiào】于普通环氧涂料在特殊【shū】性的【de】海洋环境中，制备【bèi】的环氧玻璃【lí】鳞片涂料【liào】性能更加优异。

　　2）聚【jù】氨【ān】酯涂料。聚氨酯涂【tú】料【liào】由于其独特的结构【gòu】表现出优异的性能【néng】，如高【gāo】强度，耐油耐磨及耐高温【wēn】等。聚氨酯涂料是开始研究较晚【wǎn】但发展势头强【qiáng】劲的一类【lèi】涂料。聚氨酯的主要原料是异【yì】氰酸【suān】酯【zhǐ】，异氰酸【suān】酯能与【yǔ】羟基【jī】树脂结合并且还能与【yǔ】底材中的羟【qiǎng】基结合，形【xíng】成牢【láo】固的化学键和氢键，使涂料与底材之间形成很强的粘附力[13]。二异氰酸酯类是聚【jù】氨酯类涂料的重要原【yuán】料，甲【jiǎ】苯二异氰酸酯是目前最主【zhǔ】要的二异氰酸酯类【lèi】原【yuán】料。二苯甲烷二异氰酸酯【zhǐ】对【duì】人类及对环境的危害性远小于甲苯【běn】二异氰酸酯，主要是【shì】由于【yú】其毒【dú】性及蒸气压较低。目前在【zài】聚氨酯的各个【gè】行业，二苯甲【jiǎ】烷【wán】二异氰酸【suān】酯代替甲苯二异氰酸酯已是大势所【suǒ】趋。追【zhuī】求高固体分、水性化、无（弱）溶剂【jì】化、无重金【jīn】属化、低表面【miàn】处【chù】理【lǐ】化【huà】、高性能化、多功【gōng】能化、低成本化、节省资源【yuán】化是【shì】涂料发【fā】展的【de】国际大趋势【shì】。水性涂料是迎合【hé】人们【men】日益增【zēng】长的【de】环保意识【shí】而【ér】逐渐发展起来的。其特【tè】点是主要以水为分散介质【zhì】，不含或含很【hěn】少的有机溶剂所以，VOC 含量低。相比于溶剂型涂【tú】料对【duì】环境及【jí】施工人员的健【jiàn】康损害少【shǎo】。

　    2.2 水性重防腐涂料

　　水性涂料中没有或者含有【yǒu】很少的有机溶【róng】剂而是以水作为分【fèn】散介【jiè】质，其无气味、不易燃、价格低廉、储存运输【shū】及在使用过程中的安全性大大提高【gāo】，且性能好。随【suí】着国家政策对环境保护的日【rì】益严格要求，减少和控制【zhì】涂【tú】料【liào】中VOC 的【de】含【hán】量是【shì】环境【jìng】保【bǎo】护的【de】一个重要措施。水性环氧防腐涂料的诸多【duō】性【xìng】能【néng】优势无形中【zhōng】决定了其比溶剂【jì】型防腐涂【tú】料的应用现状【zhuàng】更优良和前景【jǐng】更广阔。

　　1）水性环氧【yǎng】涂料。水性环氧树【shù】脂有【yǒu】水【shuǐ】乳型和水溶性两种，它利用【yòng】了【le】环氧树【shù】脂良好的稳定【dìng】性及【jí】抗腐【fǔ】蚀性等优良性能。目前，环氧树脂水性【xìng】化有化学改性【xìng】法、相反转法和机械【xiè】法等3 种主要方法。机械法是在乳化剂的作用下【xià】机械高【gāo】速【sù】搅【jiǎo】拌加入环氧树脂【zhī】，使非水溶【róng】性的环氧树脂以微粒或液【yè】滴的【de】形式【shì】分散在水中。这一方法制备的【de】环氧树脂乳液稳【wěn】定性极差【chà】，目【mù】前很【hěn】少采用【yòng】。化学改性【xìng】法指在【zài】环氧树脂分子【zǐ】链上通过【guò】接枝改性引入【rù】强亲水性基团【tuán】，使得原本【běn】非水【shuǐ】溶【róng】性的环【huán】氧不用【yòng】外加【jiā】乳化剂就具有【yǒu】亲水性。相转换法【fǎ】又称【chēng】相反转法，将一定比例的环氧【yǎng】树脂和乳化【huà】剂在高【gāo】速搅拌下混合均匀【yún】，然后【hòu】向体系中逐滴地【dì】滴【dī】加水，当水加到一定量时，体系就【jiù】会从油包水型变成【chéng】水包油型。此种改性【xìng】手段相比【bǐ】较机械法产品性能更加【jiā】优良【liáng】、稳定，而相比【bǐ】与化学法操作更【gèng】加方便、快捷。三种方法中【zhōng】普遍采用的方【fāng】法是相【xiàng】转法和化【huà】学接枝改性法。

　　2）水性聚氨【ān】酯【zhǐ】涂料【liào】。聚氨酯是异氰【qíng】酸酯与【yǔ】多元醇反应生成【chéng】的一种聚【jù】合物。聚【jù】氨酯涂料【liào】以其优异的性能在涂料行【háng】业中占【zhàn】有非常重要【yào】的【de】位置，对各种施工对象【xiàng】和环【huán】境的适【shì】应性较强，可以【yǐ】在在潮湿的底材上施工和低温【wēn】下【xià】固化。20 世纪90 年代，Jacobs 成【chéng】功开发出能分散于【yú】水中的多异氰酸酯固化剂，从【cóng】而使双【shuāng】组分水性聚氨酯防腐蚀涂【tú】料【liào】进入实用研究阶【jiē】段。国内外对聚氨【ān】酯涂【tú】的研究也是从未间断过[18—19]。S.S.Pathak 等用GPTMS（γ-缩水甘【gān】油醚氧丙基三甲氧基硅烷）和有机硅MTMS（甲基三甲氧【yǎng】基硅烷）改性水性聚氨酯【zhǐ】涂料，增强了水性聚氨酯涂料的机【jī】械【xiè】应力和弹性。其热【rè】稳【wěn】定性提高【gāo】较大，降解温度【dù】也升高到【dào】约206 ℃，能够适【shì】用于海洋【yáng】、航天、汽车等领域的防腐。通过热化学转【zhuǎn】化法将粗甘油【yóu】、游离脂肪酸、脂【zhī】肪酸甲酯转变成多元醇，制备出【chū】水性聚氨酯【zhǐ】涂料【liào】。该【gāi】涂【tú】料对钢铁表【biǎo】面表现【xiàn】出很好的【de】附着性能，且涂料的铅【qiān】笔硬度测试高达F级别【bié】。

　　3）水性【xìng】丙烯【xī】酸涂料。水性丙烯酸【suān】树脂乳液属于【yú】非【fēi】均相丙烯酸酯聚合物【wù】水分散体，具有来【lái】源易【yì】、使用【yòng】安【ān】全、价格低、减少环境【jìng】污染和【hé】公害、节省资【zī】源和能源等优点。丙烯【xī】酸树脂乳液用途广泛，性价比优越【yuè】，是水性树脂中市场影响力【lì】最大的品种。实【shí】验表明【míng】，水性丙烯酸防【fáng】腐漆体系具有很好的耐盐雾性【xìng】能，且一次【cì】成膜厚度高【gāo】、表干时间较快、贮【zhù】存稳【wěn】定性良【liáng】好。

　　4）水性【xìng】无机富锌涂料。水性无机富【fù】锌涂料主要【yào】由硅酸钾等水【shuǐ】性硅【guī】酸【suān】盐【yán】树脂、硅酸钠、助剂【jì】以及【jí】锌【xīn】粉等组成。它属于高固体分厚膜【mó】涂料，其以无机物为主要成膜物，防【fáng】锈颜料为高【gāo】含【hán】量的锌粉，水【shuǐ】为分散介质。水性无机富锌【xīn】涂料是海洋腐【fǔ】蚀防护【hù】领域【yù】中防锈性能相【xiàng】当优【yōu】异的一【yī】类涂【tú】料【liào】，而且【qiě】有很好的实用推广价值。水性无【wú】机【jī】富锌涂料已被各行各业所接受【shòu】，因【yīn】为其为一种零VOC 的环保型防腐涂料，具有广阔的应用发展前景。

　　水性重防腐涂【tú】料具有许多优点：涂【tú】膜附着力高【gāo】、环保、耐化学【xué】药品和耐腐蚀性能【néng】优异、耐磨性【xìng】好、硬度高；涂【tú】膜固【gù】化【huà】后其中含【hán】有【yǒu】的少量水分，可使涂膜表面形【xíng】成微孔【kǒng】隙，这些孔隙能释放混凝土【tǔ】内部水汽的【de】压力。也【yě】有【yǒu】一些不可【kě】避【bì】免的缺点：施工过程中若不小心掺【chān】入污物容易在【zài】涂膜表面造【zào】成缩孔；不适宜冬季或【huò】低温环境施工【gōng】等【děng】。

　　随【suí】着人类对海洋【yáng】的不断深入探索，海洋工程钢结构建筑【zhù】越来越多，但【dàn】其同时也面临【lín】着严酷【kù】的腐【fǔ】蚀环境。目前国【guó】际上新【xīn】建【jiàn】大型钢结构【gòu】设备所用的重防腐涂料【liào】涂层的有效使用【yòng】寿命【mìng】一【yī】般平均要达【dá】到20 年【nián】以上。海洋重防腐涂料的研究具有很强的实际意义，对国民经济的发展有重要促进作用。

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