如何选择防腐蚀涂料？

1.环氧树脂类防腐蚀涂料

以环氧树脂为主要成膜物的涂料称为环氧涂料。世界上每年约有40%以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧涂料是目前世界上应用最广泛、最重要的防腐蚀涂料。

环氧树脂是热塑性树脂，要制成涂料必须先与固化剂或植物油脂肪酸进行反应，交联成网状结构的大分子，才能显示出各种优良性能。其优点是耐化学品性能优良，附着力强，漆膜保色性好，性质稳定，耐热性和绝缘性好。因此环氧树脂广泛应用于化学工业、造船业、汽车工业、轻工产品、电气工业、航空工业等邻域，作为防腐蚀涂料。

环氧树脂是指在分子上含有两个以上环氧基的高分子化合物。适宜制造防腐蚀涂料的环氧树脂有三类：双酚A型（E型）、酚醛环氧树脂型（F型）和双酚F型。其中最主要的品种是双酚A型（E型），用量占环氧树脂总量的90%。

双酚A型环氧树脂由双酚A（二酚基丙烷）和环氧氯丙烷缩合而得。由于分子结构中含有醚键（—C—O—C—）、甲基（—CH₃）、羟基（—OH）和芳烃结构，故涂膜具有良好的耐化学性、韧性和粘结性，以及良好的耐高温性和刚性。由于生产树脂所用的原料配比不同，可以生产不同相对分子质量和不同形态的环氧树脂，但环氧树脂分子两端均含有环氧基。它是环氧树脂进行化学反应的一个主要官能团，另一个官能团是羟基。

酚醛环氧树脂由苯酚或邻甲酚甲醛缩合物与环氧氯丙烷反应制成，又称为苯酚甲醛环氧树脂或甲酚甲醛环氧树脂。酚醛环氧树脂的分子上含有多个环氧基，成膜时交联密度大，结构较为紧密，具有良好的耐温性和耐化学介质性能，因为涂膜硬度太高，脆性大，适宜制造粉末涂料。

双酚F型环氧树脂以双酚F与环氧氯丙烷为原料制得。因分子上的芳环用—CH₂—连接，链节内旋转较容易，所以黏度低，无结晶性，适宜与其他环氧树脂配合制造高固体和无溶剂防腐蚀涂料。

环氧树脂类防腐蚀涂料的特点主要体现在以下几个方面：

1）优异的附着力和耐蚀性。由于环氧树脂分子中含有醚键（—C—O—C—）、羟基（—OH）和苯环，分子结构较为紧密，从而决定了环氧涂料具有突出的附着力和优良的耐蚀性，但由于苯环和醚键易受日光照射等影响而破坏，故涂层耐候性较差，不适合作表面涂层。

2）应用范围最广泛。在防腐蚀涂料中，环氧涂料是应用最广泛的品种，有上百个品种，性能各异，可以满足不同条件及要求的环境介质中的防腐蚀保护。从传统的交通工业（汽车、火车和船舶）到现代的海洋工程，从陆地上的桥梁到建筑设施到地下管路工程，从大到数千立方米的储槽、数千千米长的管道至小到食品罐头等的广泛领域中，环氧涂料都发挥着重要的作用。

3）能满足当今涂料工业发展的要求。随着现代工业的发展，对环保提出了越来越严格的要求，从这一要求出发，粉末涂料、高固体分涂料、水性涂料和无溶剂涂料成了当今涂料的发展方向。由于环氧涂料的配方具有多样化的特点，在高固体分、水性化和无溶剂化的开发研制方面已经走到了其他涂料的前面，并且取得了较大的进展，其中不少品种已经获得了成功的应用。

环氧树脂是热塑性树脂，本身具有的官能团一般不会相互发生化学反应，即不会发生分子间的交联反应而形成体型结构，因此在单纯的加热条件下，环氧树脂不会固化。只有借助于外加的固化剂，才能与树脂中的可反应官能团反应，使环氧树脂的分子间接或直接地连接起来，逐步形成体型结构。

目前世界上环氧固化剂约有300余种，常用的主要有40多种。按固化剂的结构可分为胺类、胺加成物、聚酰胺、酸酐类、异氰酸酯化合物、聚硫化合物及树脂化合物等。

涂料一般要配制成具有一定黏度的溶液以便于施工及控制涂料膜的厚度，从而形成高质量的涂膜，因此环氧树脂必须溶解于合适的溶剂中。酮、醇、醚和酯类溶剂是环氧树脂的优良溶剂，二甲苯和醇类主要作为稀释剂使用。制备涂料时，一般使用混合溶剂，主要由二甲苯和一定的极性溶剂（酮、醇醚和酯类）混合使用。

环氧树脂涂料的品种很多，主要分类如图3-2所示。

图3-2　环氧树脂涂料的分类

2.聚氨酯防腐蚀涂料

聚氨酯树脂又称聚氨基甲酸酯树脂，在树脂的分子结构中含有相当数量（≥10%）的氨酯键（—HNCOO—）。此外，还含有许多酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键、三聚异氰酸酯键或不饱和双键等。

聚氨酯涂料具有极为优良的涂料性能，属于高级涂料。聚氨酯防腐蚀涂料具有如下特点：①具有高度的机械耐磨性和韧性，与其他涂料相比，在相同硬度条件下，聚氨酯涂膜的断裂伸长率最高，所以广泛用于地板漆和甲板漆；②兼具保护性和装饰性，可用于高级木器、钢琴、大型客机的涂装；③对多种物面（金属、混凝土、木材、橡胶、某些塑料等）都有优良的附着力；④具有优良的耐化学品性，耐酸、碱、盐液及石油产品，可用作钻井平台、船舶、化工厂的防护涂料，以及石油储罐的内壁衬里等；⑤适应性强，可烘干或自干，温度低至0℃也能正常固化，因此特别适合于大型工程的现场施工，效果优于普通烘烤漆；⑥可与多种树脂配合制漆，可根据不同要求制成许多品种，并在很宽的幅度内调节涂料的性能；⑦可制成溶剂型、液态无溶剂型、粉末、水性、单组分、双组分等多种形态，满足不同的需要。

因此，聚氨酯在国防、基建、化工、车辆、飞机、木器、电气绝缘等各方面都得到了广泛的应用，新品种不断涌现，极有发展前景。

聚氨酯防腐蚀涂料也存在一些不足之处：①价格较高，目前大多用于对性能要求较高的场合；②有些产品中含有相当多的游离异氰酸酯单体，对人体有害；③遇水或潮气会胶凝，须密闭保存；④施工操作要求严格，易出现层间剥离，起小泡等弊病。

目前已生产的聚氨酯涂料品种很多，因为异氰酸酯有高度反应性，选用不同品种的异氰酸酯与不同的聚酯、聚醚或其他树脂配用，可制出多种聚氨酯涂料，如单罐装聚氨酯油、双组分聚氨酯漆、封闭型聚氨酯漆、聚氨酯弹性体等。常用的聚氨酯涂料有以下几种：

1）TDI（甲苯二异氰酸酯）加成物：价廉，最常用，性质全面，但易泛黄，耐候性差，一般供室内使用。

2）TDI/HDI（六亚甲基二异氰酸酯）三聚体型：干燥快，使用寿命短，泛黄和耐候性较好。

3）HDI缩二脲：不泛黄，保光好，适用于室外和轿车、飞机外壳的高级涂料，但成本较高。

按膜的组成与固化机理，聚氨酯涂料可以分为以下五大类：

1）氧固化型聚氨酯改性油涂料，又称为氧固化型氨酯油，为单组分涂料。漆膜干燥速度比一般醇酸涂料快，漆膜的硬度高，耐磨性好，抗水及力学性能较好，可作为一般的防腐蚀涂料。

2）潮气固化型聚氨酯涂料，使用方便，性能较好，耐蚀性好，但漆膜固化速度与空气中的水分（湿度）及周围环境的湿度有关。

3）封闭型聚氨酯涂料，又称为单组分热固性聚氨酯涂料。漆膜的电绝缘性能好，介电性能优良，耐油、耐溶剂性及耐化学腐蚀性能好，吸水性低，附着力强，主要用作漆包线漆。

4）催化固化型聚氨酯涂料，为双组分涂料。漆膜的固化速度较快，不受潮气和湿度变化的影响，耐化学腐蚀性好，附着力强，耐磨性和光泽度较好。

5）双组分羟基固化聚氨酯涂料，是各类聚氨酯涂料中品种最多、产量最大、用途最广的涂料品种。

聚氨酯涂料的类别、特性及主要用途见表3-16。

表3-16　聚氨酯涂料的类别、特性及主要用途

3.含氯聚合物防腐蚀涂料

采用含有大量氯原子的聚合物作为主要成膜物质所制得的防腐蚀涂料统称为含氯聚合物防腐蚀涂料。含氯聚合物中的氯质量分数一般为40%～65%。对于多数含氯聚合物防腐蚀涂料来说，涂装后可依靠有机溶剂的挥发而形成涂膜，在固化过程中不发生化学反应，聚合物大分子仍保持线型结构。但也有一些含氯防腐蚀涂料在成膜过程中，聚合物大分子可发生化学交联反应而形成体型结构。前者称为非转化型涂料（挥发性涂料），后者称为转化型涂料。

由于含氯聚合物分子结构中含有极性较大的C—Cl键，使分子链间的作用加强，所以含氯聚合物防腐蚀涂料具有如下特点：①具有优良的阻燃自熄性和防霉性；②耐水、耐盐、耐酸、耐碱性能良好；③涂膜不耐高温，受热易析出氯化氢气体而降解，性能变差，使用温度一般在70℃以下；④挥发型含氯聚合物涂料干燥迅速，能在低温下成膜，施工不受季节、气候的影响，但涂膜不耐溶剂。

根据含氯高分子成膜物质的不同，含氯聚合物涂料主要有以下几种。

（1）乙烯类含氯防腐蚀涂料　乙烯类含氯防腐蚀涂料主要包括过氯乙烯防腐蚀涂料、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂涂料、氯醚树脂涂料和高氯化聚乙烯防腐蚀涂料等。

1）过氯乙烯含氯防腐蚀涂料的主要成膜物质是过氯乙类烯树脂，该树脂是饱和结构，含有较多的C—Cl键，而且作为侧基的氯原子体积较小，故形成的涂膜较为致密。涂膜具有耐化学腐蚀性好，在45℃以下能耐硫酸（<90%）、硝酸（<50%）、盐酸、碱及大多数盐类水溶液，耐水、海水、汽油、矿物油、润滑油、醇类及很多有机化合物，是挥发型涂料中“三防”性能较好的一种。另外，它又可防霉，可涂覆于在湿热地区使用的机械表面；不易燃，可用作阻燃涂料；涂膜耐寒性好，低温下具有良好的力学性能；温度高于80℃会发生降解，长期使用温度不宜超过60℃；溶剂释放较迟缓，干燥速度较慢。

2）氯乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂涂料是以氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂为主要成膜物的涂料，又称为氯醋涂料。氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂，又称氯酯树脂，它既保留了聚氯乙烯优良的耐蚀性、不燃、坚韧耐磨性，又增加了分子键的柔性，改善了溶解性能及与其他树脂增塑剂的相容性。所采用的共聚物可分为二元氯醋共聚物与三元氯醋共聚物。

3）氯醚树脂是由氯乙烯基和异丁基醚两种单体共聚所得的共聚体。氯醚树脂与聚氯乙烯树脂相比，具有良好的内增塑性、优良的溶解性能、与其他树脂的良好混溶性、与各种基体的较好粘结性。

与氯醋树脂相比，氯醚树脂的溶解性能更好，不需要采用酮类等强溶剂，因为含有较多的异丁醚基团，所以涂膜的柔韧性好，溶解性也好。

氯醚树脂涂料具有优良的耐酸、碱、盐介质性能，以及优良的耐紫外线和持久性能；氯醚树脂与各种物质有良好的混溶性和溶解性，施工工艺简单，并能制成厚浆涂料；附着力好，可用于各种底材。氯醚树脂涂料的性能优于氯化橡胶及氯磺化聚乙烯涂料。

高氯化聚乙烯防腐蚀涂料是近年来才发展起来并获得成功应用的新型涂料，具有优良的耐化学腐蚀性、耐候性、绝缘性和高光泽性。与过氯乙烯防腐蚀涂料相比，在耐化学腐蚀性、耐寒性和阻燃性方面基本相同；在坚韧性、光稳定性和溶剂释放性方面，高氯化聚乙烯涂料稍差；但在附着力、柔韧性、溶解性和不挥发分含量等方面，则皆优于过氯乙烯涂料。

常用的乙烯类含氯防腐蚀涂料见表3-17。

表3-17　常用的乙烯类含氯防腐蚀涂料

（2）含氯橡胶类防腐蚀涂料　含氯橡胶类防腐蚀涂料包括氯化橡胶涂料、氯磺化聚乙烯涂料和氯丁橡胶涂料三种。

1）氯化橡胶是由天然橡胶与氯气经氯化反应制得的，是工业上很重要的一种橡胶衍生物，由其配制的涂料具有优良的耐蚀性。

氯化橡胶防腐蚀涂料是一种挥发性单组分涂料，具有涂膜耐久和快干，不受施工温度条件的限制，无毒且无层间附着问题的特点。由于能耐海水的侵蚀，涂膜坚硬，故大量应用于船舶工业。由氯化橡胶配制的清漆也具有良好的防水、防潮、快干、耐蚀、耐候及装饰性能，故可作为木质或金属物件上的罩面用漆。另外，还可用作墙面涂料及特种涂料，如路标涂料、防污涂料及防火涂料等。

2）氯磺化聚乙烯是由聚乙烯与氯及二氧化硫反应而成的聚合物。氯磺化聚乙烯既有C—Cl键，又带有活性很强的—SO₂Cl基团，具有一定的弹性，是一种可交联的弹性材料，又称为氯磺化聚乙烯橡胶。由氯磺化聚乙烯树脂配制的防腐蚀涂料的特点是：①氯磺化聚乙烯分子中含有氯原子，故可增强涂膜的抗油性、耐燃性、耐溶剂性并提高力学性能；②氯磺化聚乙烯含有活性基团—SO₂Cl，易与金属氧化物等发生反应得到交联结构的涂膜，故涂膜的附着力好；③氯磺化聚乙烯大分子的主链是聚乙烯结构，不含双键，因而涂膜的耐候性、抗臭氧、抗老化及耐化学腐蚀性能（尤其耐氧化剂的性能）远优于含双键的不饱和橡胶，但它不耐热氧老化，受热会脱出HCl，耐热温度为120℃；④涂膜延伸性好、低温韧性好、耐蚀性好、透气性和透湿性低于其他大部分弹性体，使用温度可低达-40℃。此外，涂膜还有良好的抗水、防潮及抗霉菌性能；⑤由于使用芳香族溶剂，毒性较大。

3）氯丁橡胶涂料具有良好的耐水、耐晒、耐磨、耐酸、耐碱及耐化学腐蚀性能，耐温范围为-40～90℃。氯丁橡胶涂料的缺点是易变色、对金属的附着力较差、常需在另一种涂料打底后才能涂覆在上层。

常用含氯橡胶类防腐蚀涂料见表3-18。

表3-18　常用含氯橡胶类防腐蚀涂料

（续）

4.酚醛树脂防腐蚀涂料

酚醛树脂防腐蚀涂料已有多年的应用历史，具有良好的耐酸性、耐水性和抗渗透性。由于未改性的酚醛树脂涂料对金属的附着力不好、没有柔韧性、不耐碱性介质的侵蚀，虽然耐温性较好，但不耐温变，需要烘烤，并且烘烤条件复杂，所以在重要工程和设备上不单独使用，而通常使用其改性品种。

酚醛树脂一般分为醇溶性酚醛树脂、油溶性酚醛树脂和改性酚醛树脂三种类型。

1）醇溶性酚醛树脂能溶于乙醇，分为热塑性和热固性两种。其中热塑性酚醛树脂一般不用于涂料生产，热固性酚醛树脂可与其他树脂进行化学改性，制成多种用途的防腐蚀涂料，可耐强酸性介质的腐蚀。

2）油溶性酚醛树脂分子结构中含有油溶基团，所以易与油或油基树脂相容，也称纯酚醛树脂。此类树脂分油反应性和非反应性，油反应性可以制作油改性酚醛树脂涂料，涂膜干燥快，力学性能良好，对水和酸性介质有一定的抵抗力，也能作为一般的装饰用涂料。

3）改性酚醛树脂是指用其他树脂改性的酚醛树脂，如松香改性酚醛树脂是比较常用的硬树脂之一。产量很大的油改性酚醛树脂用于防锈底漆和耐酸漆。用其他树脂改性的酚醛树脂，有时也归类于其他树脂改性类型中，如环氧酚醛涂料归类于环氧类涂料中。

油基酚醛耐酸涂料可在室温下耐低浓度的硫酸、磷酸及酸性盐的腐蚀，力学性能较好；可自干，也可烘干，耐水性优于醇酸涂料，不耐氧化性酸和碱的侵蚀，耐晒性较差。

酚醛环氧酯烘干防腐蚀涂料是以丁醇醚化的纯酚醛树脂为基料的烘干型防腐蚀涂料，以环氧酯改性，酚醛树脂的脆性、附着力和耐温变性均有改进，耐酸、碱及农药性能良好。酚醛环氧酯烘干防腐蚀涂料适宜作为有烘干条件的化工设备、化工管道及农药机械、容器内壁的防腐蚀涂装。

热固性酚醛防腐蚀涂料以醇溶性热固化酚醛树脂为成膜物，用酸或酸性盐催化干燥，或加热烘干。涂膜的耐强酸、强碱和腐蚀介质性能较好，但施工工艺比较烦琐，应用受到限制。

5.有机氟树脂防腐蚀涂料

氟原子具有最高的电负性和除氢原子外最小的原子半径，因此氟聚合物具有极高的稳定性。氟聚合物中，首先是氟原子取代了氢原子，包围在碳链外形成紧密的保护层，使碳链不易受外界的侵蚀，并使整个分子链较为僵硬，呈螺旋形；其次是存在大量高键能的C—F键。这就是氟聚合物具有热稳定性和化学惰性的主要原因。有机氟聚合物具有自润滑性、低摩擦性、不粘性、憎油憎水性、优异的耐化学腐蚀性、介电性和耐候性等优点。但也存在加工性能差、熔融温度高和与一般溶剂不溶等缺点，从而限制其应用。

有机氟涂料是以氟聚合物为成膜物，再添加颜料和各种填充料制成的一类涂料，有机氟涂料品种不多，应用并不广泛，但其优异的性能已引起人们的关注，近年来也出现了一些以有机氟改性的涂料品种。有机氟涂料的成本高，涂层施工不便，这也是有机氟涂料推广应用困难的主要原因。

其他的耐腐蚀涂料还包括聚苯硫醚防腐蚀涂料、氯化聚醚防腐蚀涂料、有机硅防腐蚀涂料等。