2.2　常用防腐蚀涂料品种

2.2.1　生漆

生漆又称大漆、国漆，是割取漆树中的生理分泌物而获得的。生漆组成十分复杂，主要成分是漆酚、水、树胶质以及含氮物、漆酶、少量灰分、有机酸、葡萄糖等。

漆酚是生漆中的主要成分，占生漆总量的50％～70％，含量越高，则生漆质量越好。漆酚是主要的成膜物质，可以溶于植物油、矿物油以及酮类、醇类、醚类等有机溶剂中，不溶于水。漆酶是使漆酚形成大分子网状物的催化剂，只能溶于水。生漆中的水分含量也较大，约占15％～40％。

生漆的干燥是靠漆酶的氧化聚合，在20～35℃，相对湿度80％～90％时，生漆的固化干燥最快。当温度升至50℃时，酶的活性减弱，到70℃，就失去活性。但是在高温下靠漆酚的氧化聚合，生漆的干燥也十分快。如150℃时，约3h就可干燥；180℃时，0.5h就可得到坚硬涂层。

生漆具有优良的物理性能和化学性能。生漆固化后形成网状高分子立体结构，漆膜坚硬而富有光泽，耐油、耐水、耐溶剂和化学品，性能十分优良。在150℃的情况下可以长期使用，瞬间耐热达200℃，加入耐热颜、填料可以进一步提高其耐热性。但是生漆漆膜很脆，柔韧性差，冲击强度差，耐碱性差，耐候性也不好，在阳光下易发生龟裂和粉化。生漆有毒性，使人易生过敏性皮炎，即漆疮，接触生漆时应注意劳动保护。

为此人们对生漆进行了改性以提高生漆的性能或者降低生漆的毒性。将生漆过滤，常温下经脱水，再用漆酶催化聚合后，加上二甲苯稀释，就可以得到漆酚清漆，漆酚清漆对人体皮肤的致敏性有所下降，但其耐蚀性基本上与生漆相同。提取漆酚与甲醛进行缩合反应，制成漆酚缩甲醛树脂，再与环氧树脂进行交联反应，制得漆酚缩甲醛环氧树脂，漆酚缩甲醛环氧树脂涂料具有生漆和环氧树脂的共性，耐酸碱和盐溶液、耐油、耐水、耐溶剂，附着力强，力学性能好，改善了漆酚缩甲醛涂料的脆性，耐温可达150～200℃，加入铝粉、三氧化二铬可以作为防腐导热换热器涂料。漆酚缩甲醛环氧树脂涂料消除了生漆对人体的过敏反应。

漆酚与糠醛进行缩合反应，制成漆酚糠醛树脂，漆酚糠醛树脂涂料具有良好的耐磨性、硬度、光泽和耐酸性，配制清漆可用于石油管道防止结蜡。但是漆酚糠醛树脂涂料具有涂膜较脆，附着力和耐碱性差的缺点，使用环氧树脂进行改性，制成漆酚糠醛环氧改性清漆和色漆，基本上保持了漆酚糠醛漆的良好耐磨性等性能，可以直接用于储油罐和输油管道等。加入有机钛酸酯作螯合剂，形成有Ti—C—O键的高分子化合物，可以制得耐高温、耐酸碱、耐油、耐水的漆酚糠醛环氧有机钛防腐蚀涂料，该涂料可用于换热器200～300℃的高温腐蚀环境。

2.2.2　沥青漆

沥青在涂料工业中的使用历史十分悠久。沥青呈黑色硬质可塑性物质，或是黏稠状。根据来源可以分为以下三种：天然沥青、石油沥青、煤焦沥青。

天然沥青是地下石油矿演变而成，由于形成条件不同，质量上有很大差别，纯净的天然沥青化学成分与石油沥青相似。石油沥青是由原油石油蒸馏分离出汽油、煤油、柴油、润滑油后的副产物，再经加工而成。石油沥青是以前石油工业长期使用的防腐蚀材料，最多的是应用于埋地管道以及作为屋顶的防水防漏材料。用于埋地管道时，采用多层系统，层与层之间缠绕玻璃纤维材料，厚度在4.0～7.0mm的范围。但是石油沥青的吸水性高，耐土壤应力差，而且还支持植物根茎的生长，细菌腐蚀严重。煤焦沥青是生产焦炭和煤气时所得到的副产物煤焦油再经分馏而得到的，有着很好的抗水性，抗化学品性能。它可以不和颜料一起使用而单独制成屏蔽型涂料，若加入铝粉制成沥青铝粉漆则防锈性能得到加强。煤焦沥青漆的主要特性是具有突出的耐水性，很强的附着力，价格低廉，对底材润湿性好，对于未充分除锈的表面仍有很好的润湿性能。但煤焦沥青漆耐溶剂性差，所含的焦油渗透力极强，对后道漆也有渗色的危险。其耐候性也不是很好，长时间暴露于阳光下会造成发软开裂。用煤焦沥青改性后的环氧煤沥青涂料，既保持了环氧树脂的特点，又综合了沥青价格低、耐水性好的特点，在水下和地下的钢结构、管道方面以及船舶压载舱内应用效果较好。环氧树脂与煤焦沥青油的比例可以是1:1，出于成本的原因，也可以为4:6，甚至有些产品达到了2:8。煤焦沥青的含量越高，漆膜的涂覆更为困难，而且老化期相对要短，它的体积固体分含量高，往往高达65％～70％，可以获得厚涂层；附着力好，抗冲击，耐磨性强但是耐溶剂性不佳，耐候性差；对后道漆渗色厉害，不宜作浅色面漆的底漆。

沥青对人体健康存在诸多危害，很多跨国性涂料公司已经宣布在近期不再生产环氧煤沥青涂料，而采用纯环氧或改性环氧来替代环氧煤沥青涂料。

2.2.3　醇酸树脂涂料

醇酸树脂涂料（alkyd resin coating）是以醇酸树脂为主要成膜物质的合成树脂涂料。醇酸树脂是由脂肪酸（或其相应的植物油）、二元酸及多元醇反应而成的树脂。生产醇酸树脂常用的多元醇有甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷等；常用的二元酸有邻苯二甲酸酐（即苯酐）、间苯二甲酸等。醇酸树脂涂料具有耐候性、附着力好和光亮、丰满等特点，且施工方便。

醇酸树脂涂料的性能与脂肪酸含量（油度）有很大关系，按油度可以分成短油度、中油度和长油度三类，制成的涂料各有特性，见表2-2。

醇酸树脂的油度除了以脂肪酸含量来区分外，也常常以其苯酐含量来表征。短油度含苯酐量高，长油度者含苯酐量低。短油度的醇酸树脂的多元醇常用甘油或三烃基丙烷，长油度醇酸树脂常用季戊四醇，可以提高其干燥速率，改善刷涂性能。

短油度醇酸树脂主要和氨基树脂一同用于工业烘干面漆，如自行车、金属家具等。有一种短油度醇酸树脂涂料，可以使用环氧树脂涂料等进行复涂，应用于手工业防腐。中油度醇酸树脂主要用于加速干燥型或者气干型的机械涂料和工业涂料，也用于汽车、货车等的修补漆。长油度醇酸树脂主要通过豆油改性，用于防腐蚀涂料和建筑色漆。

但涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳，醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。常用的改性方式有苯乙烯改性、丙烯酸改性、有机硅改性、多异氰酸酯改性和环氧树脂改性。

醇酸树脂涂料自20世纪60年代以来，得到了广泛应用。常用的醇酸树脂涂料有以红丹、铁红、云铁和磷酸作为防锈颜料的防锈漆，以及醇酸面漆、有机硅醇酸面漆、苯乙烯改性快干醇酸树脂涂料等。

2.2.4　氯化烯烃树脂涂料

氯化聚烯烃树脂是聚烯烃聚合物的碳链上部分氢原子被氯原子取代后的产物，它包括氯化橡胶（CR）、高氯化聚乙烯（HCPE）、氯化聚丙烯（CPP）、过氯乙烯（CPVC）和氯磺化聚乙烯（SCPE）等树脂。以氯化聚烯烃树脂为成膜物质制备的涂料，具备高度的耐化学腐蚀、耐臭氧和耐大气老化性能，施工不受环境温度的限制。

（1）氯化橡胶涂料

氯化橡胶（chlorinated rubber）是天然橡胶或合成的聚异戊二烯橡胶在氯仿或四氯化碳中于80～100℃氯化而成。氯化过程包括加成、取代和环化等复杂的反应过程。最终产品为无规则环状结构的聚合物，含氯量约为65％，相当于每一重复单元上3.5个氯原子。由于氯化聚烯烃、氯化橡胶生产过程中大量使用的氯代烃溶剂主要是四氯化碳（CCl4），其排放对臭氧层有破坏作用，残留在树脂中的溶剂对人体有致癌作用。根据修订后的《蒙特利尔议定书》规定，2000年起禁止生产和使用四氯化碳。发达国家已从1995起关闭以四氯化碳生产氯化聚烯烃的装置，以水相悬浮法、非四氯化碳溶剂法等新技术替代。

氯化橡胶漆膜致密而发脆，常加入氯化石蜡作为增塑剂。漆膜的水蒸气和氧气透过率极低，仅为醇酸树脂的1/10，因此具有良好的耐水性和防锈性能。氯化橡胶在化学上呈惰性，因此具有优良的耐酸性和耐碱性，可以用在混凝土等碱性底材上面。氯化橡胶涂料有着很好的附着力，它可以被自身的溶剂所溶解，所以涂层与涂层之间的附着力很好，涂层即使过了一两年，其重涂性能仍很好，可以在低温下施工应用，具有阻燃性。氯化橡胶涂料干燥快，施工方便，23℃时，2h后即能重涂下道漆，因此四道涂层系统在7～8h内即可完成。氯化橡胶与醇酸树脂和环氧酯等配合使用，可以改进耐候性、力学性能和施工性等。如果油性类树脂含量多，涂料的干燥性能明显偏慢。通常氯化橡胶涂料在23℃时的重涂间隔为2～4h，而这种改性的氯化橡胶涂料（尽管还称之为氯化橡胶涂料），则需要20h以上的干燥时间才能重涂，这就与醇酸树脂涂料一样了。煤沥青也可以与氯化橡胶共用，制成低成本的氯化橡胶沥青涂料。

20世纪60年代，厚浆型氯化橡胶涂料开始出现，加上无气喷涂技术的应用，喷涂一道漆的干膜厚度从40μm到上升到80μm。氯化橡胶涂料被广泛应用于现代重工业的防腐蚀涂料中，主要品种有氯化橡胶铁红防锈涂料、氯化橡胶铝粉防锈涂料、氯化橡胶云铁防锈涂料和氯化橡胶面漆，可以用于各种大气环境下及水下环境等，例如化工厂、桥梁、工程机械、铁塔、港口设施、船舶和集装箱等。在防腐蚀涂料应用量最大的船舶制造业和集装箱制造业中，氯化橡胶一度占据了主要地位，成为规定的标准配套方案。在欧洲，曾经有60％以上的氯化橡胶用于船舶涂料的生产。

（2）过氯乙烯涂料

将氯乙烯溶解于氯苯中，使含氯量占50％以上。经过深度氯化，氯的质量分数可以达到73％。氯化后的过氯乙烯（CPVC）热稳定性和阻燃性都得到了提高。过氯乙烯涂料耐化学品性良好，耐大气性能也很好。但它的结构较为规整，所以附着力差，须有配套的底漆，如环氧酯底漆。过氯乙烯涂料与环氧树脂配合使用，可以提高与钢材的附着力及耐酸、抗冲击性。过氯乙烯涂料曾经是机械产品上面的主要使用涂料品种。

由于过氯乙烯涂料固体分含量很低，漆膜薄，需涂6～10道才能满足要求。为了保证其耐蚀性能，最后一道往往是过氯乙烯清漆。

（3）氯磺化聚乙烯涂料

由氯和二氧化硫混合气体对聚乙烯进行氯化和磺化而制得氯磺化聚乙烯（SCPE）。由氯磺化聚乙烯树脂为成膜物质制备的涂料，具有优异的耐臭氧、耐候性和抗老化性能，力学性能良好，耐水、耐油性好，抗寒耐湿热，耐化学品性能好。

氯磺化聚乙烯的固体含量低，在30％以内，单道成膜低，干膜只有10～20μm，须多道工才能达到规定膜厚。由于含有大量的溶剂，无论是从施工方面还是从环保的角度来说，这种涂料势必要退出市场。近年来有些改性的氯磺化聚乙烯涂料，如聚氨酯改性、环氧改性等，提高了固体分和成膜厚度，性能上有了很大提高。

（4）高氯化聚乙烯涂料

高氯化聚乙烯涂料主要是由高氯化聚乙烯树脂、增塑剂合成树脂及其惰性颜料和助剂组成。

该涂料靠溶剂挥发而干燥成膜，因此漆膜干燥快，可在任意气温下施工，漆膜具有良好的物理机械性能。尤其是弹性和耐寒性能优异，具有优异的耐候性、耐臭氧性和耐水、耐酸碱、耐化学药品等性能。高氯化聚乙烯具有优良的耐大气老化和耐化学介质性能，易溶于芳香烃、酯、酮等有机溶剂，与大多数涂料用的无机颜料和有机颜料有良好的相溶性。一般溶解成40％固含量树脂液比较适宜配漆使用。我国工业化生产的高氯化聚乙烯大部分采用水相法，氯化工艺以水为介质，生产成本低，对生态环境无污染，同时具有与氯化橡胶相似的各种优良性能。随着高氯化聚乙烯的水相悬浮深度氯化法工艺技术的逐渐成熟，国产高氯化聚乙烯产品的开发和应用得到很快的发展，以高氯化聚乙烯和改性树脂为主要成膜物质制成的防腐涂料可单包装，可在低温环境下施工，施工条件简便，可刷涂、辊涂、喷涂。漆膜能自干，且干燥速率快，通常30min可表干，6h实干，24h干硬。用高氯化聚乙烯代替氯化橡胶制备防腐蚀涂料，可获得与氯化橡胶防腐涂料性能相似的防腐蚀涂层。

高氯化聚乙烯涂料可以广泛用于室内外各种轻重金属和水泥结构的表面，起到防锈、防腐蚀的保护作用，可涂覆于不同环境下使用的铁路桥梁、高压输电塔、集装箱、海上钻探及采油设备，各种车辆底盘、重型机械、船舶、设备与管道等。特别适宜作储罐、桥梁、大型钢结构设备保护性涂料。还可以降低生产成本，提高施工安全性。如今，在涂料行业，高氯化聚乙烯已成为氯化橡胶的较好替代产品。

（5）氯醚涂料

氯醚涂料由氯醚树脂、增塑剂、着色颜料、助剂和溶剂等组成的高性能涂料。氯醚（Laloflex MP，氯乙烯-乙烯基异丁基醚）树脂是75％氯乙烯和25％的乙烯基异丁基醚的共聚物，最早由德国的BASF公司开发。它采用水降法为连续相的微悬浮聚合方法，是一种环保型产品。

氯醚树脂呈粉末颗粒。它不含可皂化的酯键，具有耐酸、碱、盐的功能，与其他树脂有着很好的混溶性；能溶于包括芳香烃溶剂在内的大多数溶剂中；不含反应性基团，与大多数颜料的润湿性能好。低黏度氯醚树脂与环氧树脂可以制备高固体分涂料，由于涂层中含有热塑性氯醚树脂，涂层之间有一定的溶胀性，解决了环氧树脂涂料施工间隔过长导致涂层剥落的问题，同时也提高了环氧涂层的干性，缩短了施工间隔。

中黏度的氯醚树脂与醇酸树脂有良好的混溶性，用以制备耐化工大气的防腐涂料，氯醚树脂不含反应性双键，因此不易被大气氧化而降解，耐光稳定性好，不易泛黄及粉化。它与环氧树脂制备防锈底漆，由于含有共聚的氯乙烯醚键，可以保证在各种底材，包括轻金属如铝、锌、镀锌钢等表面的良好附着力。

高黏度氯醚树脂可以制备耐化学介质的防腐材料，由于氯醚不含可皂化的酯键，所结合的氯原子十分稳定，涂膜具有良好的耐水、耐化学品腐蚀性能。

氯醚涂料广泛用于船舶、电厂、冶金、港口、化工、桥梁、水工、机械、厂房建筑、储罐、市政工程等各个领域的钢结构表面作防腐和装饰面漆用。

2.2.5　丙烯酸树脂涂料

涂料用丙烯酸树脂通常以丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸酯以及苯乙烯为主的乙烯系单体共聚而成。丙烯酸树脂的主链是C—C键，对光、热、酸和碱十分稳定，用它制成的漆膜具有优异的户外耐候性能，保光保色性好。它的侧链可以是各种基团，通过侧链基团的选择，可以调节丙烯酸树脂的力学性能，与其他树脂的混溶性及可交联性能等。它可以单独作为主要成膜物质制成各种各样的涂料，也可用来对醇酸树脂、氯化橡胶、聚氨酯、环氧树脂、乙烯树脂等进行改性，构成许多类型的改良型涂料。丙烯酸涂料由于其优异的性能，在车辆、机械、家用电器以及仪表设备等各种行业有着广泛应用。

丙烯酸树脂的性能主要决定于所用的单体性能数量，以及分子量、活性基团官能度等。通常将单体分为三类：一是硬单体，如甲基丙烯酸、苯乙酸、丙烯酸；二是软单体，如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙酯等；三是含官能度的单体，如丙烯酰胺、（甲基）丙烯酸-β-羟基丙酯、（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸缩水甘油酯等。

对单体的选择，要根据树脂的用途和特点来选用特定的单体。加入软单体可以起到增塑作用，如丙烯酸丁酯的内增塑和金属的黏结性能。丙烯酸涂料按照不同的分类标准，可以分为不同系列。按固化方式可以分为自干型和烘干型；按其成膜机理可分为热塑性和热固性；按其形态可分为溶剂型、水溶型、乳胶涂料以及粉末涂料等。以下分别简单介绍热塑性丙烯酸树脂涂料和热固性丙烯酸树脂涂料。

（1）热塑性丙烯酸树脂涂料

热塑性丙烯酸树脂涂料主要用来做面漆，它具有优异的保色保光性能，且漆膜光亮丰满，耐腐蚀性好。近年来，随着氯化橡胶的生产受到一定的限制，丙烯酸树脂涂料因其具备同氯化橡胶相类似的施工性能，如快干，无涂装间隔，已逐步取代了氯化橡胶涂料。在户外钢结构中，丙烯酸面漆的耐候性要优于醇酸面漆，常和环氧涂料底漆和中间漆配套使用。

热塑性丙烯酸树脂以甲基丙烯酸甲酯为主体，与苯乙烯和其他甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸的高级酯进行共聚制得。在有些丙烯酸树脂配方中，以苯乙烯代替甲基丙烯酸甲酯，醋酸乙烯代替甲基丙烯酸丁酯，降低了涂料成本，当然同时也降低了涂料的部分性能。

热塑性丙烯酸涂料在施工时，当环境高于30℃，相对湿度低于45％时，溶剂挥发迅速，会在涂层上形成橘皮或皱纹，如果使用辊涂还会造成漆膜起泡并破裂。所以施工时应注意施工现场温度。

（2）热固性丙烯酸树脂涂料

热固性丙烯酸树脂由甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酰胺共聚而成，通常简称为AC树脂。热固性丙烯酸树脂涂料色浅、硬度高、涂膜丰满、耐热性好、耐化学品性能好。热固性羟基丙烯酸树脂大致由以下单体合成：苯乙烯（styrene）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、正丁基丙烯酸酯（NBA）、羟基丙烯酸甲酯（HEMA）等。多种单体的混合共聚可以获得不同目的的树脂。热固性丙烯酸树脂可以通过聚合物链上的功能性基团来进行交联。可进行交联固化的丙烯酸酯可含有羧基、羟基、环氧基、氨基、酰氨基和N-羟甲基等功能性基团。

含羧基丙烯酸树脂，可以采用氨基树脂、聚碳二亚胺和环氧树脂作为固化剂进行交联。聚碳二亚胺的交联活性高，可以低温或室温固化，也可用于水性体系。环氧树脂固化剂的固化温度较高，在170℃左右，加入适量的碱催化剂，固化温度可以降至150℃，涂膜光亮丰满，硬度高，耐污染、耐磨性好。

含羟基丙烯酸树脂常用的固化剂有氨基树脂、异氰酸酯和环氧树脂。以异氰酸酯作为固化剂，可以在常温下固化反应，涂膜丰满，光泽高，耐磨、耐刮伤性好，耐水、耐溶剂、耐化学腐蚀性好。采用HDI缩二脲或三聚体类脂肪族固化剂，耐候性、保光保色性会更佳。

2.2.6　环氧树脂涂料

自20世纪40年代环氧树脂投入工业生产以来，发展迅速。环氧树脂赋予涂料以优良的性能和应用方式上的广泛性，使得在涂料方面的应用日益发展。环氧树脂涂料是一种优良的防腐蚀涂料，在涂料工业中占有重要地位，已广泛应用于汽车工业、造船工业、化学工业、电气工业以及国防军工等领域，主要供涂饰结构、设备、容器、管道以及地坪等。

环氧树脂本身是热塑性的，要使环氧树脂制成有用的涂料，就必须使环氧树脂与固化剂或植物油脂肪酸进行反应，交联而成为网状结构的大分子，才能显示出各种优良的性能。环氧树脂涂料种类很多，性能也各有特点，概括其优点有：①耐化学品性能优良，其耐碱性尤其突出；②漆膜具有优良的附着力，特别是对金属表面附着力更强；③漆膜保色性较好，因漆膜分子结构中苯核上的羟基已被醚化，性质稳定；④漆膜具有较好的热稳定性和电绝缘性。

环氧树脂涂料具有很多优点，但它也存在不足之处：①户外耐候性差，漆膜易粉化、失光，漆膜丰满度不好，因此不宜作为高质量的户外用漆和高装饰性用漆；②环氧树脂结构中含有羟基，制漆时处理不当时，漆膜耐水性不好；③环氧树脂涂料大都是双组分的，在制造和使用都不方便。

环氧树脂及其涂料工业还在向前发展，高性能的新品种不断出现，其应用范围将逐步扩大。以下简单介绍几种常用的环氧涂料品种。

（1）环氧清漆

环氧清漆由环氧树脂和溶剂组成，主要用于混凝土表面的封闭漆，它可以填充表面的孔隙，对后道涂层形成良好的基础，还可以黏结混凝土的灰尘，避免黏结受损。为了得到良好的使用效果，使用前必须估计稀释的程度。实际稀释剂的需要量由温度、施工表面情况、混凝土类型和施工技术决定。

（2）环氧防锈底漆

环氧防锈底漆主要有环氧锌黄防锈涂料、环氧铁红防锈涂料和环氧磷酸锌防锈底漆。

为了增强防锈性能，现在主要使用的环氧防锈底漆中同时含有磷酸锌和氧化铁红防锈颜料。环氧磷酸锌防锈涂料除了用于钢铁表面的防锈，还特别可以用于镀锌件的防锈。环氧磷酸锌防锈涂料在集装箱漆上主要用于环氧富锌底漆的中间漆。

需要注意的是，由于磷酸锌微溶于水，所以含有磷酸锌颜料的防锈涂料尽管防锈性能要优于只含有铁红的防锈涂料，但是它不能用于水中，否则会产生气泡等问题。

（3）环氧云铁中间漆

以云母氧化铁为主要的防锈颜料的环氧防锈底漆是非常重要的一种重防腐涂料。同样，它也可以在醇酸树脂、氯化橡胶等很多种涂料中使用，因而开发出了多种防锈漆，环氧云铁防锈漆出现后，取代了传统的醇酸和氯化橡胶等云铁防锈漆，应用于现代重防腐钢结构上面。上海南浦江大桥的钢箱外壁，在环氧富锌底漆上，就以环氧云铁为中间漆。环氧云铁防锈漆在国外也一直是重要的防锈漆和中间漆，很多国家的桥梁、机车和电站等，都规定了使用环氧云铁作为中间漆。

云母氧化铁，简称云铁，其化学成分为α-Fe2O3，呈片状结构，厚度仅数个微米，直径10～100μm，具有优良的耐酸碱性和耐高温性，没有毒性。云铁在涂膜中和底材平行重叠排列，可以有效地阻止腐蚀介质渗透。对阳光反射能力强，减缓涂膜老化，所以不仅防锈性能好，在面漆中使用还可以提高耐候性。环氧涂料使用云铁颜料，还进一步降低了环氧涂料的收缩性。

由于环氧云铁防锈底漆漆面粗糙，可以反射阳光，没有重涂间隔的限制，特别适合于作为重防腐涂装体系的中间漆。

（4）环氧富锌底漆

环氧富锌底漆漆膜中含有大量锌粉，体积比高达80％～90％，根据ISO 12944-5的规定，有机富锌的锌粉含量必须达到80％（质量分数），SSPC-20的要求是最低含量为77％（质量分数）。锌粉的电位要比钢铁的电位低，在漆膜受到损伤时，锌为阳极，钢铁为阴极，所以锌首先受到腐蚀从而保护了钢铁，所以环氧富锌底漆即使在受到损伤时，锈蚀也不会向膜下蔓延，环氧富锌的施工性能更好，与底材的附着力强，与后道环氧中间漆的相容性好。

环氧富锌漆在高含锌量的同时，也带来一些问题。小的机械损伤不会产生问题，因为锌粉的阳极作用可以封闭住损害点止住进一步的腐蚀，但是富锌底漆形成的锌盐（白锈）是水溶性的，影响后道涂层的附着力，如果不除去，还会导致以后涂层的渗压起泡。现在有些厂家的环氧富锌底漆加入了一定量的氧化铁红，增加耐候性能，防止锌盐的产生。

（5）低表面处理改性环氧涂料

低表面处理环氧涂料有两个重要品种，碳氢树脂（hydrocarbon resin）改性环氧涂料和内部增塑环氧树脂配制的涂料。

碳氢树脂改性的环氧树脂涂料由于低分子树脂的作用，具有卓越的表面润湿性和表面渗透力，因此带来了优良的表面附着力和优异的耐久性。它采用的是外部增塑的技术路线。这类涂料作为低表面处理材料，可以涂覆于打磨到St2的表面，并能用于高压水除锈后具有一定的闪锈的表面。这类涂料的体积固体分可高至80％～100％，降低了VOC，被称为Mastic环氧涂料，目前已经成为维修涂装时的首选涂料产品，Mastic环氧涂料可以在一次喷涂时得到很高的干膜厚度（100～400μm），节省涂装时间，减少涂装费用。在维修旧漆膜时很方便，可以在醇酸和环氧等涂料上面复涂，对于热塑性的氯化橡胶等涂料，则要严格控制旧涂层厚度，并且如果以后涂层油破损的话，该处将会是涂层系统中一个薄弱点。

改性液态环氧树脂涂料，使用内部增塑交联的环氧树脂和铝粉颜料，固化剂采用芳香胺的DDM（4，4'-二氨基二苯基甲烷）是表面处理涂料中的重要品种。与纯环氧涂料和碳氢树脂改性环氧涂料相比，它的柔韧性相当好。在长期重涂性方面，它也要强于碳氢树脂改性环氧涂料。因为碳氢树脂改性涂料采用胺固化剂在低温高湿或通风不良的情况下，有着胺起霜的问题，会影响与后道涂层的附着力。

（6）环氧酯涂料

环氧酯涂料常用中长油度的干性脂肪酸环氧酯，用其制备的环氧酯涂料为常温干燥型，其保色性、耐候性接近于长油度醇酸树脂涂料，耐水性和耐化学品性能与桐油酚醛涂料相近。烘干型环氧酯涂料多用短油度环氧酯，可以与氨基树脂混拼，作为氨基醇酸涂料相配套底漆或中间漆。

环氧酯涂料与钢、铝金属底材的附着力强，涂膜坚韧，耐冲击性好。常用的防锈涂料有环氧酯铁红底漆和环氧酯锌黄底漆。环氧酯涂料有着基，所以耐碱性不好，但强于醇酸树脂涂料的耐碱性。

配制常温干燥型涂料时，选用干性油脂肪酸环氧酯作为基料，酯化程度以60％～80％为宜；配制烘干型涂料，选用不干性油脂肪酸环氧酯作为基料，与氨基树脂拼用（不超过40％），可以制成耐化学品性能好的浅色涂料。

环氧酯涂料中通常加入催干剂以促进环氧树脂进行聚合反应。Co（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Ce（Ⅲ）、Fe（Ⅱ）为氧化型（表干）主催干剂金属离子；Pb（Ⅱ）Zr、稀土金属（Ⅳ）为聚合型（底干）主催干剂金属离子；Ca（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）为助催干剂金属离子。

（7）环氧面漆

环氧面漆可以用做大多数高性能防腐蚀涂料系统之上的坚韧面漆，而无需高性能的装饰漆的场合。

环氧面漆有着良好的耐磨性能而且耐化学品的泼溅，广泛应用于船舶的甲板、储藏室地板、加工车间、离岸平台、石化设施、桥梁以及电厂等领域。环氧面漆耐很多化学品，尽管耐化学品的程度与化学品接触涂料的时间长短以及多少有很大关系。少量的化学品泼溅会很快挥发，大量的则会留在表面积聚。

大多数传统的环氧面漆，有着相对良好的初始光泽和色彩，不可能像其他类型的面漆，如聚氨酯或丙烯酸那样具有良好装饰性。

（8）无溶剂型环氧涂料

溶剂型环氧涂料已经应用了五六十年了，已然发展成为了最重要的工业保护用涂料。为了降低VOC含量，高固体分涂料逐步成为目前的主流产品，但是最终要解决VOC问题，只有无溶剂环氧涂料才能达到要求。传统的环氧涂料体积固体分（VS％）在50％时，如果施工300μm的湿膜厚度（WFT），则干膜厚度（DFT）只有150μm。干膜厚度、湿膜厚度和体积固体分（VS％）之间的关系为DFT=VS％×WFT。而100％的无溶剂环氧涂料如果施工300μm的湿膜厚度，就有300μm的干膜厚度留在底材表面。

20世纪70年代开始，无溶剂环氧涂料开始应用，到90年代，随着环氧树脂技术的发展，以及对于环氧树脂、颜料和固化剂的深入了解，低黏度的100％体积固体分的无溶剂环氧涂料也得到了很好的发展。

无溶剂环氧涂料中环氧树脂采用的是液态环氧树脂，比如常用的E-44（分子量为450）。由于黏度高，还需加入活性稀释剂以降低施工黏度。活性稀释剂在固化时本身参与了反应，成为漆膜的一部分，无溶剂环氧树脂选用的固化剂有改性脂肪胺、低分子量聚酰胺，酚醛己二胺以及二环氧基苯胺等。

改性脂肪胺呈液态，可以使漆膜在室温下固化，毒性和臭味都很小。

低分子量聚酰胺作为固化剂使用，没有毒性，本身也是增韧剂。因此固化后的漆膜具有极好的附着力、耐磨性和韧性。能在潮湿空气中固化，但是在15℃以下的温度环境中固化很慢，应该加入促进剂二苯氨基甲基酚（DMP-30），用量为聚酰胺的1％～10％。

酚醛己二胺加成物为黏稠状液体，没有毒性，可以在4℃时开始固化反应，并且能在潮湿的空气中固化。常温下固化时间为1～3d。

二环氧基苯胺外观呈黄色透明液体，可以在常温下固化。它本身是一种低分子量环氧树脂，同时也是活性稀释剂。因此即使用量较大，也不会影响固化体系的性能。

无溶剂涂料的涂装膜厚度很厚，需加入气相二氧化硅等增稠剂。

无溶剂环氧涂料可以一次施工非常高的干膜厚度，从300～1000μm，一直到1.5～2.0mm。它可以自作底面漆，所以就不再需要底漆，也不需要面漆，减少了关于底面漆之间的重涂问题。它可以很好地对钢材的点蚀处进行填充，就避免了空气湿度等带来的气泡问题。

环氧涂料都有着很好的附着力，这种附着力强于自身的凝聚力。所以无溶剂环氧涂料可以不用底漆而直接施工，这样也避免了由于受到化学侵蚀而引起的涂层间分层问题。

由于无溶剂环氧涂料有着突出的物理和化学性能，常用于输水管、储水罐、化学品储罐、石油平台等需要耐磨耐冲击的场合，以及通风不良的船舶的舱室内部等。

无溶剂环氧涂料有着多的优点，如超低水平的VOC挥发（<25g/L）；不含易燃可燃溶剂；厚膜，无孔涂膜，耐化学品性能强。

无溶剂环氧涂料的配制关键是黏度，要满足施工性和流平性。对于传统型环氧涂料来说，调节溶剂成分就可以获得合适的黏度。在无溶剂环氧涂料中，不能采用溶剂来调节黏度。在施工时解决的方法就是通过加热来降低施工黏度。温度提高10℃，黏度可以降低一半。无溶剂环氧涂料在施工时，通常加温到70℃较为有效。不过，涂料的加热也会带来很多问题。施工时需要额外的设备来加热涂料维持其温度，这就增加了施工成本。另外加热加速了固化反应，降低了涂料的混合使用时间。这些问题以及相关的安全问题等都必须为涂料供应商考虑。

2.2.7　聚氨酯涂料

2.2.7.1　聚氨酯涂料简介

聚氨酯树脂全称为聚氨基甲酸酯树脂（polyurethane resin）。聚氨酯树脂一般是由两个以上的异氰酸酯化合物与含两个以上活泼氢的化合物（如羟基、羧基等的化合物）反应制得的低温固化型高分子化合物。在其分子结构中有重复的氨基甲酸酯链节，即氨酯键，所以称之为聚氨酯树脂。聚氨酯涂料是现代防腐蚀涂料中重要的品种，它具有其他涂料体系所不具备的优异综合性能，特别是低温和高湿固化性能，以及脂肪族聚氨酯涂料良好的耐候性能。聚氨酯涂料的性能特点如下：

①优异的耐磨性。聚氨酯涂料中的氨酯键能形成大分子氢键，可以缓解外力作用，吸收外来的能量，因此聚氨酯涂料有着优异的耐磨性能。

②优异的耐化学品性、耐油性。聚氨酯涂料中的氨酯键不和酸、碱、油反应，具有类似酰氨基的特性，有着优良的耐化学性，耐油性及机械强度、耐磨性。

③附着力强。聚氨酯中的活泼异氰酸酯基能与羟基树脂反应，还能与空气中的潮气及底材上的羟基结合，增强与底材的黏结力。它对多数底材都具有优良的附着力，对金属的附着力较环氧树脂差。但是对橡胶和混凝土等材质的附着力要强于环氧树脂。

④低温固化性能。由于聚氨酯涂料中的—NCO非常活泼，能在低温（-5℃甚至更低温度）下与羟基组分及含活泼氢的组分发生交联固化反应。而环氧树脂涂料在10℃以下的交联固化缓慢。低温固化性使聚氨酯涂料可以在较长的施工季节中应用。

⑤高装饰性能。脂肪族聚氨酯涂料涂膜中存在连续的氨酯键，具有良好的保光保色性能，光泽好，是户外应用的高装饰性防护涂料，广泛应用于汽车、飞机钢结构、家用电器、家具等方面。

2.2.7.2　聚氨酯防腐涂料

（1）单组分湿固化聚氨酯涂料

单组分湿固化聚氨酯涂料因为是单组分，施工简便，避免了双组分漆配漆时带来的不利因素，所以很有应用价值。湿固化聚氨酯涂料在20世纪70年代中期开始应用在涂层维修方面，最早的产品是铝粉底漆，随后又有富锌底漆、特殊颜料的中间漆和面漆等产品在80年代早期得到应用，到了80年代末期，脂肪族的湿固化聚氨酯涂料面世，最终完成了这一特殊品种的系列化，现在人们已经可以使用湿固化聚氨酯涂料的系列产品，广泛应用在钢铁、混凝土和木材表面。

湿固化型聚氨酯涂料是含—NCO基的预聚物，通过和空气中的潮气反应生成脲键而固化成膜。为了保证湿涂膜顺利固化成膜，常采用分子量较高的蓖麻油醇解物的预聚体和聚醚预聚体。和双组分聚氨酯涂料相比，其优点是使用方便，并可避免双组分聚氨酯涂料临用前配制的麻烦和误差以及余漆隔夜膜胶化报废的弊端。其缺点是配制色漆困难，储存期较短，冬季施工困难。

湿固化型聚氨酯涂料有着很好的表面湿润性和渗透力，对木材、钢铁、混凝土等大部分底材有着极佳的附着力。对于潮湿表面，湿固化聚氨酯涂料比起其他聚氨酯涂料有着很好的容忍性，因为湿固化聚氨酯涂料本来就是设计成与湿气相反应固化成膜的。但是太过潮湿的表面会导致二氧化碳起泡，以及漆膜的针孔和空隙等问题。太多的湿气就使得聚氨酯只与湿气相反应而不和活泼氢反应，使得附着力下降甚至漆膜起层。和水汽的反应消耗了水，生成的副产品是二氧化碳。水汽是不会留在漆膜里面的，否则就会在金属表面腐蚀或起泡，因为它们总是试图钻出固化的漆膜。二氧化碳在透过漆膜时，会导致起泡或空隙。因此，对于参与反应的水汽还是有一定限制的。

湿固化聚氨酯涂料有着很好的耐化学品和溶剂的性能。因此它们的化学性质已经从异氰酸酯变成了聚氨酯-缩脲，从可溶于溶剂变为了不能为大多数溶剂所溶解。芳香族的聚氨酯涂料要比脂肪族的有着更好的耐溶剂性和耐化学品性能。

从理论上说，湿固化聚氨酯涂料可以在很冷的气候下进行固化。不同的涂料生产商有不同的要求，从-7℃（20℉），-10℃（15℉）到-18℃（0℉）。然而，冷空气并不能比暖空气包含多点的湿气，温度下降了，空气中可以参与反应的湿气也减少了。在10℃（50℉）和RH30％时空气中的水汽只有24℃（75℉）、RH50％时的1/10。如果在前者的情况下进行固化，所需花费的时间是后者的20～30倍。通常脂肪族聚氨酯涂料要比芳香族聚氨酯涂料固化时间长，对于湿固化聚氨酯涂料可以进行施工的最高温度和相对湿度，不同的产品有不同的要求。大多数产品的施工温度可以高达54℃（130℉）。对于相对湿度的要求，从RH75％到99％都有规定。

（2）聚酯聚氨酯涂料

含羟基聚酯树脂是最早作为羟基固化的双组分聚氨酯涂料的羟基组分基料的，它是由多元醇、多元酸及酸酐进行酯化反应制得。聚酯树脂的长碳链平衡树脂的柔韧性和硬度；存在的一定支化度和非极性侧链可提供其硬度及耐化学品性。聚酯树脂形成的漆膜耐候性好、不泛黄、耐溶剂、耐热性好。与丙烯酸树脂相比，聚酯树脂的分子量低，固体分高，易制成高固体分涂料，提高丰满度。

在含羟基聚酯中加入助剂，溶剂配制成清漆，在清漆中配以各种颜料，就制得含羟基聚酯涂料中的色漆组分。

采用邻苯二甲酸酐（PA）和三羟甲基丙烷制得的聚酯，是由HDI缩二脲配制的聚酯聚氨酯涂料，具有优良的保光保色性，耐水耐湿性，是飞机上广为采用的蒙皮面漆。

国内定型生产的聚酯固化聚氨酯涂料有S04-1各色聚氨酯瓷漆，它是以TDITMP加成物为固化剂，蓖麻油甘油苯酐醇酸树脂（羟基含量4.4％）的色浆为基料组分，按n（—NCO）/n'（—OH）=1.11配制而成，与S06-1棕黄聚氨酯底漆配套使用，用于油缸、石油化工设备，适用于湿热带及化工环境下的防腐蚀，该涂料还一直是我国铁道桥梁盖板上面批准应用的面漆产品。

聚酯聚氨酯涂料的漆膜硬度指标比丙烯酸聚氨酯涂料要好。这也使得它不像丙烯酸聚氨酯涂料那样具有很好的重涂性。它的最大重涂间隔限制时间很短。典型的聚酯氨酯涂料作为重防腐、高性能、双组分聚酯-脂肪族聚氨酯涂料，符合现行的VOC规范（VOC为330g/L）。可以用于室内外，具有极强的坚韧度、高光泽以及保色保光性能、耐粉化性能。设计用于严重腐蚀性的工业环境。

聚酯树脂与丙烯酸树脂配合使用，可以取长补短。丙烯酸树脂可以改善干性。缩短涂层的不沾尘时间，提高涂层的硬度；聚酯树脂则提高了涂料的施工固体分、涂膜的丰满度。

利用有机硅树脂的硅醇中羟基和聚酯中羟基进行缩合，可以制得有机硅改性聚酯树脂。

聚酯树脂光亮丰满，硬度高，力学性能好，耐化学品；有机硅树脂具有优良的耐高低温、耐潮湿性能和耐热性，不过耐化学品性能较差。有机硅改性聚酯具备两者的优点，户外耐候性能突出。

（3）聚醚聚氨酯涂料

含羟基聚醚树脂由1，2环氧化合物或四氢呋喃，在多元醇或多元胺等引发剂作用下加聚而成。

聚醚分子链中没有酯键，因此以聚醚为多元醇的聚氨酯涂料具有更好的耐碱性、耐水性和耐磨损性等，且能室温固化。聚醚中聚合度的大小，对涂料的性能影响较大。聚合度越高，羟值越低，涂膜柔韧性越好，挠曲性高。由于树脂结构中含有醚键，涂膜耐紫外线性能差，容易粉化失光。聚醚聚氨酯涂料的潮气渗透性较高，其低玻璃化温度Tg造成涂膜较软。因此聚醚聚氨酯涂料主要作为底漆和室内保护性涂料。

聚醚聚氨酯涂料对周期性的湿、热、氯和氨的腐蚀作用很少受到影响，耐腐蚀性能要优于聚酯聚氨酯涂料。

（4）环氧聚氨酯防腐蚀涂料

环氧树脂是制备防腐蚀涂料的常用树脂，结构中含有环氧端基、羟基及醚键等，能与基材相吸引，因此对金属、木材、混凝土等多种底材有着良好的附着力。

环氧树脂可以作为多元醇化合物直接使用，利用的是环氧树脂的仲羟基，环氧基没有参加反应。

利用环氧树脂改性合成聚氨酯涂料的方法有两种。环氧树脂与醇胺或胺反应，使环氧基开环生成羟基，然后再与异氰酸酯反应，或者利用酸性树脂的羧基与环氧树脂反应，打开环氧基开环反应生成羟基，然后再与异氰酸酯进行反应。

环氧树脂涂料的固化温度可以低至0℃以下，附着力优良，耐油、耐水和耐酸碱性能优异，是一类用途广泛的防腐蚀涂料，可以用于各种混凝土结构、钢结构、船舶、海上平台等。环氧聚氨酯涂料由于存在醚键，不耐紫外线，阳光下易粉化，因此不宜用于户外环境。环氧聚氨酯涂料由于存在醚键，不耐紫外线，阳光下易粉化，因此不宜用于户外环境。

环氧聚氨酯防腐蚀底漆，采用羟值高的高分子量的环氧树脂。固化剂为MDI多异氰酸酯，采用锌粉、磷酸锌等防锈颜料，干燥快，性能优于聚酰胺固化的环氧底漆。与环氧沥青涂料相比，可以在冬季低温下施工。

在飞机制造工业中，环氧聚氨酯底漆常用作飞机的蒙皮底漆。

（5）丙烯酸聚氨酯面漆

含羟基丙烯酸树脂耐候性优良，干燥快，具有较聚酯树脂更好的保光保色性，因为它不吸收300nm以上的紫外线及可见光，其主链的碳-碳键耐水解。含羟基丙烯酸酯与脂肪族多异氰酸酯如HDI缩二脲、HDI三聚体反应而生成的丙烯酸聚氨酯漆，漆膜具有很好的硬度又有极好的柔韧性，耐化学腐蚀。突出的耐候性，光亮丰满，干燥性好，表干快而不沾灰等特性，使之成为在钢结构重防腐涂装体系中的首选面漆。

HDI缩二脲、HDI三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）三聚体都是常用的固化交联剂。HDI三聚体与HDI缩二脲相比，干燥速率快，涂层硬度高，耐候性更好。但是在其成膜初期，暴露于高湿度环境下或容易结露的环境下，涂膜易失光，在这种条件下施工如果膜过厚，还很容易起泡。

丙烯酸聚氨酯涂料通常的体积固体分只有50％左右，要想降低VOC含量，满足现行和计划中的VOC规范，就必须开发研制出高固体分的丙烯酸聚氨酯涂料。

恰当的NCO/OH比例是双组分丙烯酸聚氨酯涂料的关键，理论值为NCO/OH=1。研究表明，NCO/OH低则漆膜的抗溶剂性、抗水性、抗化学品性及硬度均下降，甚至漆膜发软；或NOC/OH太高，则会增大交联密度，提高抗溶剂性、抗化学品性及硬度均下降，甚至漆膜发软；或者NCO/OH太高，则会增大交联密度，提高NCO/OH比值，以改善漆膜的干燥性。

（6）含氟聚氨酯涂料

含氟聚氨酯涂料采用羟基固化的双组分聚氨酯涂料的原理，将含羟基的FEVE氟树脂，与作为另一固化剂组分的多异氰酸酯配成含氟的聚氨酯涂料，可以常温交联。

氟树脂的羟基值可以调节到近似于含羟基丙烯酸酯树脂的羟基值，这样就可以和交联剂一起制备含氟聚氨酯涂料。涂膜表面坚硬，表面能低，耐沾污性好，柔韧性好。含氟聚氨酯涂料具备耐候性、耐化学药品性、高腐蚀性和高装饰性。含氟聚氨酯涂料的综合性能比聚氨酯面漆要强得多。

（7）无溶剂聚氨酯涂料

无溶剂聚氨酯涂料，100％的体积固体分，在实践的应用中，被证明是用于水务工程方面最好的涂料系统。在涂料的毒性方面，100％体积固体分聚氨酯涂料要比传统的溶剂型环氧树脂要低得多。具有突出的附着力，杰出的耐化学品性能，很好的耐冲击和耐磨性能，极佳的柔韧性和耐阴极保护性能以及耐漆膜下腐蚀的性能。此外，100％SV的聚氨酯涂料在冬天迅速固化，减少总的施工费用，加快了工程进度。

根据所用的异氰酸酯类型，主要有两种无溶剂聚氨酯涂料：芳香族和脂肪族。脂肪族聚氨酯涂料是基于脂肪族的异氰酸酯，如HDI和IPDI，含羟基的聚酯或丙烯酸酯等。芳香族聚氨酯涂料基于芳香族的异氰酸酯（如TDI和MDI）和聚醚多羟基化合物。脂肪族聚氨酯涂料更贵点，但是耐候性和保光保色性能更好。芳香族聚氨酯涂料如果暴露在阳光下几天或数月就会泛黄，但是它的耐候性能比环氧树脂涂料要好得多。芳香族聚氨酯涂料主要应用在室内，衬层和埋地环境。大多数100％体积固体分的聚氨酯涂料是芳香族的。

2.2.8　聚脲涂料

随着聚氨酯涂料及聚氨酯弹性体应用领域的不断扩大，传统的涂装工艺在实际应用中遇到不少困难，如一些建筑涂层，矿山机械的高耐磨涂层以及一些特殊场合，需要涂层厚度达几毫米甚至十几毫米，若采用手工刮涂，效率低而且外观差，遇到复杂结构更是难以施工。另外，由于人们对环保的日益重视，传统的溶剂型聚氨酯涂料的使用越来越受限制。正是在这种情况下，无溶剂喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术被开发成功。该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速率快、工艺简单，可很方便地在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂，因此可部分取代溶剂型聚氨酯涂料，在某些领域还可替代浇注弹性体工艺，是一种新型聚氨酯成型工艺。

聚脲涂料又叫喷涂聚脲弹性体，属于聚氨酯弹性体的一种。喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术是在RIM技术的基础上发展起来的，正如聚氨酯（脲）RIM技术的发展经历了纯聚氨酯、聚氨酯（脲）到聚脲三个阶段一样，喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术也经历了这三个阶段。在聚氨酯体系中，为了提高反应活性，必须加入催化剂，聚脲体系则完全不同，它使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为活性氢组分，与异氰酸酯组分的反应活性极高，无需任何催化剂，即可在室温（甚至0℃以下）瞬间完成反应，从而有效地克服聚氨酯弹性体在施工过程中因环境温度和湿度的影响而发泡，造成材料性能急剧下降的致命缺点。

各反应的化学方程式如下：

2002年美国成立的聚脲发展协会（简称PDA协会）对聚脲体系做了界定：凡聚醚树脂中胺或聚酰胺的组分含量达到80％或以上时，称为聚脲；凡聚醚树脂中多元醇含量达到80％或以上时，称为聚氨酯（有刚性和弹性两种）；凡在这个参数之间的涂料体系称为聚氨酯/聚脲混合体系。

聚脲涂料通常具有以下特点：①不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5s凝胶，10min即可达到步行强度；②对水分、湿气不敏感，施工时不受温度、湿度的影响；③双组分，100％固含量，对环境友好，可以以1:1的体积比进行喷涂和浇注，一次施工达到厚度要求，克服了以往多层施工的弊病；④优异的物理性能，如抗张强度、柔韧性、耐磨性等；⑤具有良好的热稳定性，可在150℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击；⑥可加入各种颜填料，制成不同颜色的制品；⑦配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵D65）；⑧可以引入短切玻璃纤维对材料进行增强；⑨使用成套喷涂、浇注设备，施工方便，效率高；⑩设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可浇注。

喷涂聚脲技术具有卓越的物理性能、化学性能以及施工性能，是一种新型的涂装技术。它可以部分或完全替代传统的聚氨酯、环氧树脂、玻璃钢、氯化橡胶以及聚烯烃类化合物，在化工防腐、管道、建筑、船舶、水利、机械、矿山耐磨等行业具有广阔的应用前景。其典型应用领域包括：管道防腐、化工储罐防腐；石油或天然气海上开采平台防腐；污水处理池、大型水箱内壁、海岸码头设施防腐；化学品车间地坪，墙壁防腐；船舶甲板、舱室地面、大型油轮输油浮管的修复和防护；桥梁防腐；自来水水管道防腐；车厢耐磨衬里、矿山机械耐磨保护；建筑屋面防水等。

目前，我国的聚脲行业已经初具规模，其他各国的聚脲产品也纷纷涌入，在一定程度上推动了我国聚脲行业的发展，但是由于业内人士在产品质量的稳定性、市场价位的合理性、售后服务的专业性方面存在的诸多问题，因此我们仍然应该继续加大工作力度，以使中国的聚脲事业能够健康快速的发展。具体来讲笔者认为主要在以下两个方面需加大工作力度。

第一，从产品的角度逐步淘汰聚氨酯（脲），广泛采用纯聚脲，并对高性能聚脲进行深入细致的研究，如耐高温、耐强腐蚀、耐强磨损等。相比传统的芳香族聚脲脂肪族聚脲具有耐黄变耐老化性好的优点，在美国一般设计采用在芳香族聚脲的表面喷涂0.2mm的脂肪族聚脲的方法，但脂肪族聚脲价格昂贵，国内尚缺乏对其进行有效研究的技术，开发能让市场接受、价格适中的脂肪族聚脲是未来业界的一个目标。聚天门冬氨酸酯树脂因引入空间位阻较大的基团能降低该仲氨基与异氰酸酯反应速率，同时采用HDI作为固化剂具有较好的耐老化性能，在DTM涂层以及风电叶片表面保护涂层等领域有广阔的市场前景，是业界未来研究的另一个主要方向。

第二，近年来国内聚脲工程失败的案例不胜枚举，一度将整个聚脲行业带入低谷，国际聚脲界知名人士多次撰文呼吁业界组织专业施工公司，提出“一分聚脲，九分施工”的口号。制定防腐、防水、耐磨、防护等应用领域的聚脲工程技术规范，加强聚脲专业施工技术的培训，建立对聚脲施工资质的审查和把关程序，组建专业的聚脲施工队伍无疑是业界未来努力的方向。

2.2.9　氟树脂涂料

以氟树脂为主要成膜物质的涂料称为氟树脂涂料，又称氟碳漆、氟涂料等。在各种涂料之中，氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大，碳氟键能强，具有特别优越的性能。它不仅具有良好的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不黏性和低摩擦性。经过几十年的快速发展，氟涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。成为继丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高性能涂料之后，综合性能最高的涂料品种。

（1）氟树脂涂料简介

氟烯烃聚合或氟烯烃和其他单体共聚而成的高分子聚合物是氟碳树脂，以氟碳树脂为成膜物质的涂料，称之为氟碳涂料（fluorocarbon coating）。常见的氟碳涂料用氟碳树脂主要有聚四氟乙烯（PTFE）氟碳树脂、聚偏二氟乙烯（PVDF）氟碳树脂、聚氟乙烯（PVF）氟碳树脂和PEVE氟碳树脂等。

聚偏二氟乙烯（PVDF）是一种高分子量的半晶体聚合物，是1，1-二氟乙烯（H2C＝CF2）的加成聚合物。PVDF是一种户外耐久性、耐酸雨及耐大气污染性、耐腐蚀性、抗沾污性及耐霉性等综合性能非常好的含氟聚合物。PVDF树脂具有很高的拉伸强度和耐冲击强度；优良的耐磨性、刚度和柔韧性；具有很好的热稳定性；具有极好的耐紫外线照射和核辐射性能；具有很好的耐化学品性能，耐渗透性极佳。在建筑涂料中有广泛的应用，如澳洲堪培拉国会大楼、新加坡樟宜机场、中国香港汇丰银行大厦等，历经30年风雨考验，至今仍能基本保持建筑原貌。PVDF氟碳涂料氟涂耐候性、耐久性能优良，但是没有光泽，装饰效果一般。

聚氟乙烯（PVF）是分子中具有结构单元—CH2—CHF—的链状结晶性聚合物。PVF树脂分子极大，具有高介电性能；耐候性和辐射性能良好；对燃烧具有自熄性，阻燃性好；对多种气体具有低渗透性能。PVF氟碳涂料可以制成粉末涂料和分散液涂料，以分散液涂料为主，属于潜溶剂的分散液，成膜过程与PVDF相似。施工时采用空气喷涂、静电喷漆和浸涂等方式，采用多喷多烘工艺，烘烤温度在230～280℃，烘烤时间控制在15min左右。PVF氟碳涂料具有优良的耐化学药品性能，耐高温和低温性能优良，耐湿防霉菌，能用于食品包装容器内壁，涂膜与金属和非金属底材均有很强的附着力。

（2）FEVE氟碳树脂涂料

PTFE、PVDF及PVF树脂都属于结晶性聚合物，不能溶解于有机溶剂中，通常需要在230℃以上的高温烘烤成膜。而溶剂型是可以在常温下施工的氟树脂面漆，以FEVE聚合物为树脂，它与传统的PVDF不同，分子结构中选择了乙烯基醚官能团，改善了氟树脂的溶解性，进而提高了涂料的流平性。氟树脂面漆的耐候性能非常好，超过了丙烯酸改性聚氨酯面漆，在腐蚀强的环境中，如海洋性气候等应用越来越多。

FEVE树脂由三氟（四氟）乙烯单体和乙烯基乙醚（酯）单体交替联接构成，氟乙烯单体把乙烯基醚单体从两侧包围起来，形成了屏蔽式的交替共聚物。

由于引入了不含取代基的烷烯基醚，烷基乙烯基醚能够提供树脂在有机溶剂中的溶解剂，使FEVE氟碳树脂在常温下可以被普通溶剂所溶解。引入羟烷基乙烯基醚可以使FEVE氟碳树脂用异氰酸酯或氨基树脂作为固化剂，在常温下进行交联固化成膜，引入羧基烷基乙烯基醚能够提高树脂颜料的润湿性和对底材的附着力。含氟聚合物不同于其他聚合物的特殊性能，是因为将氟原子引入到聚合物中，以三氟氯乙烯（CTFE）为基础的树脂含氟原子25％～29％；以四氟氯乙烯（TFE）为基础的树脂含氟原子最高达35％。FEVE氟碳树脂的C—F键具有485kJ/mol的高键能。高键能的C—F键比起一般的有机聚合物中的C—C键，键能要高得多，这就是氟碳涂料比其他有机聚合物涂料耐候性超强的主要原因。

几种化学键的键能比较见表2-3。

对于户外使用的有机高分子聚合物，当其吸收一个能量大于其化学键键能的光子时，便可以造成断键，从而使化学键造成破坏。对有机物起主要破坏作用的紫外线和可见光部分，其光波的波长在200～600nm的范围内，其中400～600nm为可见光部分，200～400nm为紫外线光部分，参考表2-4。

含羟基的FEVE树脂中的羟基既可以和聚氨酯固化剂中的—NCO基反应，也可以和氨基树脂中的烷氧甲基反应。使用氨基树脂作为固化剂，需要进行烘烤交联固化。用异氰酸酯固化剂进行固化反应的氟碳树脂涂料，又称之为含氟聚氨酯涂料。作为成膜物的FEVE氟碳树脂是决定涂料及涂膜性能关键。目前大多数FEVE树脂为三氟氯乙烯/烷基乙烯基酯共聚树脂，也有四氟乙烯和烷基乙烯单体的共聚物。

氟碳涂料主要用于工业及建筑方面需要户外高耐候性、耐沾污和耐腐蚀的场合，因此选用的颜料必须是耐候性强，耐光牢度优异的颜料，如金红石型钛白粉。非浮型铝粉可以给涂膜提供柔和的闪光效果，但是铝粉在空气中易氧化，所以往往需要再罩一道清漆。

FEVE氟碳树脂的溶剂可以选用乙酸丁酯、乙酸乙酯、甲基异丁基酮等，常与一定比例的芳香烃配合使用。由于固化剂中含—NCO基，所以醇类和醇醚类溶剂不能使用。溶剂要选用氨酯级溶剂，所含杂质（包括微量的水）要少。通常以异氰酸酯当量来表示，即消耗1mol—NCO基所需溶剂的质量（g），其数值越大，质量越好，一般要求≥2500。

FEVE氟碳树脂涂料采用的固化剂为HDI缩二脲、HDI三聚体或异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）。HDI缩二脲是最常用的固化剂，HDI三聚体作为固化剂所得的漆液黏度更低，更易于制成高固体分涂料，涂料的耐候性好，涂膜硬度稍高。采用IPDI作为固化剂，涂膜耐磨蚀性能更好，指触干燥快，但是涂膜硬而脆，耐冲击性和柔韧性较差。

2.2.10　聚硅氧烷涂料

一般来说，无机物具有较好的化学耐性，有机物则具有较好的物理性能。长久以来，将有机物引入无机物以达最佳的产品特性是涂料工作者的重要研究课题。最开始采用将两种树脂直接混合的方式，但由于混溶性等诸多的问题，无法达到令人满意的效果。有机-无机混接技术，即利用无机树脂改性的有机树脂交联聚合，从而使两种材料形成共享一个化学键的聚合体网络。混接技术主要包括以下四个方面的内容：有机基体、无机基体、互穿网络和真接枝。这些混接反应包括脂肪族环氧改性聚硅氧烷、丙烯酸改性聚硅氧烷、丙烯酸脲烷改性聚硅氧烷、硅溶胶混接物和有机硅胶等。混接技术利用了有机物的最佳特性（容易加工、绕性、韧性、光泽和气温固化）和无机物的最佳特性（惰性、硬度、附着力、抗化学性、耐高温、耐候、耐紫外性和耐磨）等。

聚硅氧烷和聚氨酯涂料比较，最主要的优点是保光保色性好且不含异氰酸酯。在保护性方面和安全、健康和环保方面优于聚氨酯涂料。聚硅氧烷的杰出保光保色性来源于硅氧键的强度（Si—O—Si的强度为446kJ/mol）比碳-碳键（C—C的强度为358kJ/mol）的强度高，因此需要更高的能量才能把它打开。

典型的环氧聚硅氧烷涂料固化有2个主要反应。

①由氨基聚硅氧烷与环氧反应形成混接的环氧聚硅氧烷：

②烷氧基之间的反应以及与水分（湿气）的反应生成氨基聚硅氧烷和醇：

采用不同的材料混接，其反应及漆膜性能会有很大的差别。在实验室里，在这方面已经做了许多试验，并且认为由脂肪族环氧和丙烯酸脲烷混接的聚硅氧烷具有非常优异的制漆性能、耐候性、保光保色性和耐化学性。

聚硅氧烷涂料的杰出耐候性来源于聚硅氧烷树脂的硅氧键Si＝O，它有以下特点：

①Si＝O键的键能高。SiO的键能为446kJ/mol，而且Si、O原子形成d-pπ键，增加了高聚物的稳定性，需要很高的能量才能把它打开；

②在Si＝O键中，Si和O的相对电负性相差大，因此Si＝O键的极性大，有51％离子化的倾向，对Si上连接的烃基有偶极感应影响，提高了所连烃基对氧化作用的稳定性，即Si＝O键对烃基基团的氧化能起到屏蔽作用。

因此，聚硅氧烷涂料具有优异的耐热、耐紫外线辐射性能以及抗氧化和耐化学品性能。而通过改性引入的有机物链，则大大提高了漆膜性能，包括弯曲性能、柔韧性、光泽、附着力，同时产品的成本也得到有效的控制。

聚硅氧烷树脂涂料是以通过某些功能性有机物改性的苯基甲基聚硅氧烷树脂为主要成膜物的。常用于改性的功能性有机物有：氢化环氧树脂、脲烷丙烯酸酯树脂、改性丙烯酸树脂（如羟基丙烯酸树脂、烷氧基硅烷基丙烯酸树脂、含酸官能团丙烯酸树脂或含不饱和键丙烯酸树脂）、氟化醇类等。目前来看，技术较为成熟，并已在市场上有一定成功应用的有氢化环氧树脂和丙烯酸树脂改性的苯基甲基聚硅氧烷树脂，即常说的脂肪族环氧聚硅氧烷涂料和丙烯酸聚硅氧烷涂料。

聚硅氧烷涂料的聚合反应，无论是丙烯酸聚硅氧烷，还是环氧基硅氧烷，都是由含氨基官能团的硅氧烷树脂在环境中微量水分的存在下的自聚反应开始。随后其自聚产物聚硅氧烷中的活性官能团氨基，再与氢化环氧树脂、脲烷丙烯酸酯树脂或含酸官能团的丙烯酸树脂中相应的活性基团互相交联聚合，从而形成结构复杂，互穿网络的多交联聚合物。

与传统重防腐高档面漆聚氨酯面漆相比，聚硅氧烷有许多更为突出的优点：

①保光、保色性好。按照ASTM G53—1993方法，对聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料进行人工加速老化对比试验（QUV），结果显示，聚氨酯涂料在2000h时尚能保持原有光泽的75％，到4500h光泽只剩下原来的10％左右。而聚硅氧烷涂料在4500h时光泽仍可保持到原始光泽的75％，8000h时光泽仍可达到原来的45％左右。

②更优越的防腐性能。由于聚硅氧烷树脂中硅氧键高键能的保证，以及有机-无机聚合物形成互穿网络所给予的更为致密的漆膜，使得其拥有比有效聚氨酯面漆更为出色的防腐性能，因而涂装后维修费用大大降低。

③更快的干燥特性。聚氨酯涂料是通过多异氰酸酯与多元醇交联聚合而成膜的。虽然芳香族聚氨酯涂料反应迅速，但通常重防腐涂装中常用脂肪族多异氰酸酯为原料，以确保漆膜的耐候性，但它的干燥性能稍差。而对于聚硅氧烷涂料，在其固化的初期，硅氧烷树脂能迅速与环境中的微量水分反应而自聚合，在短时间内生成较大分子量的产物，从而确保了较好的表干性能。

④在保护性、安全性、健康和环保方面优于聚氨酯涂料。多异氰酸酯树脂含有一定量的游离异氰酸酯，属致癌物质。因此聚氨酯涂料施工时，对人体的安全、健康有一定的影响；同时通常聚氨酯涂料的固体含量较低，对环境的危害较大。聚硅氧烷涂料不含游离异氰酸酯，且大多为高固含量的产品，是名副其实的环境友好型产品。

⑤漆膜防污染性能优于聚氨酯涂料。含有硅产品的低表面能，使得污染物不易黏附于漆膜表面，便于清洁。

2.2.11　玻璃鳞片涂料

在防腐涂层树脂中混入鳞片填料，不但可以提高机械强度，降低它的线膨胀系数及固化收缩率，而且还十分容易形成厚浆型的涂料。鳞片填料的加入，还可大大地抑制腐蚀介质的侵入。例如：水和离子类的腐蚀介质，通常它们将通过扩散进入涂层，最后直至渗透到基体材料，采用玻璃鳞片制成涂层，作为防腐蚀保护层使用，比采用云母、硅酸钙及硅酸铝等填充材料的涂料具有更加优越的性能。玻璃鳞片涂料在化工、石油、海洋工程、运输、能源及水处理等各个领域都可应用，作为优良的防腐衬里材料，已经成功地应用于钢材或混凝土结构表面的防腐保护层。

玻璃鳞片涂料的性能与玻璃鳞片的用量有很大关系。玻璃鳞片太少，涂层中的玻璃鳞片不足以形成片与片之间的重叠排列，涂层的抗渗透性不是很好。随着用量的增加，屏蔽作用增大，抗渗透性随之提高。但是用量过大，反而不利于玻璃鳞片之间的排列，会造成涂层杂乱无序，增加了涂层内部的空隙，这样涂层的致密性会降低。所以玻璃鳞片的用量有一个最佳范围，应在20％～35％之间。

涂层中大量的玻璃鳞片形成许多小区域，使涂层中的微裂纹、微气泡相互分割，大大减慢了介质的渗透速度，使介质渗透率明显缩小。

玻璃鳞片的存在不仅减少了涂层与底材之间的热膨胀系数之差，而且也明显降低了涂层本身的硬化收缩率，这不但有助于抑制涂层龟裂、剥落等的出现，还可提高涂层的附着力与抗冲击性能。

玻璃鳞片防腐涂层具有良好的耐腐蚀性及抗渗透性能，因此鳞片树脂材料的选用原则主要考虑选用的鳞片树脂基体黏结剂，是否具有抗介质腐蚀和抗渗透的能力，以及它与填料及基层面材的黏结能力等因素。环氧树脂、酚醛环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂基呋喃树脂等，可以作为玻璃鳞片涂层的基体黏结剂。

选用的鳞片树脂基体黏结剂的性能，将直接影响到鳞片防腐涂层的整体性能。

不饱和聚酯树脂及乙烯基酯树脂等品种，是目前国内外经常采用的主要鳞片黏结剂品种，因为这些型号的不饱和聚酯树脂均属于耐腐蚀聚酯树脂，具有良好的耐酸碱性能，并且具有良好的黏结性能。常用玻璃鳞片涂料分为以下几类。

（1）环氧玻璃鳞片涂料

环氧树脂涂料有着良好的耐碱、耐化学性能，因此环氧玻璃鳞片涂料在重防腐方面有着广泛的应用，按不同的用途，有环氧煤沥青和酚醛环氧等玻璃鳞片涂料品种。

环氧玻璃鳞片涂料的一般性能同环氧树脂涂料一样。溶剂型的体积固体分在80％左右，一次喷涂可以达到干膜厚度200～400μm，无溶剂玻璃鳞片涂料的固体分含量为100％，可以一次喷涂干膜达500μm，能用于船舶的水线区。

在环氧树脂中加入煤焦沥青，可以降低涂料成本，并加强防水性能，相比纯环氧玻璃鳞片涂料，其使用温度从120℃下降到80℃，耐溶剂性能和耐碱性能也相应下降。环氧煤焦沥青玻璃鳞片涂料不耐苯、甲苯、二甲苯、丙酮、汽油、煤油、二硫化碳和三氯乙烯等溶剂。

无溶剂型酚醛环氧玻璃鳞片涂料，其耐化学品性能相当强，除了一般的溶剂外，还包括耐甲醇等强溶剂。

（2）不饱和聚酯玻璃鳞片涂料

聚酯是有机酸和醇类的反应物，用于玻璃鳞片涂料中的聚酯主要是不饱和二盐基酸与二羟基醇的反应物。将聚酯溶于苯乙烯单体，加入催化剂和固体剂，苯乙烯开始交联，形成固体涂膜。在固体中会有实质的收缩伴以放热反应，因此，加入玻璃鳞片可以吸收这种收缩力。聚酯玻璃鳞片涂料固化迅速，固体分高达96％～100％，对钢结构有长效的防腐蚀效果，特别是耐压。特殊配方也可以用于混凝土表面。不含苯乙烯的聚酯涂料，用乙烯基甲苯代替了其中的苯乙烯，消除了气味，符合环保要求。

施工时可以使用双组分喷漆泵，能在温度低到5℃时施工，但是使用常规的无气喷涂泵时，最低温度仍以10℃为佳。聚酯玻璃鳞片涂料在23℃，干膜厚度600～1500μm，只需2h就可以搬运或在上面走动。

聚酯玻璃鳞片涂料的耐淡水和海水性能突出。其高度的耐磨性能，适合用于甲板通道、直升机甲板、破冰船船壳、钢结构或混凝土的潮汐飞溅区、耐阴极保护涂层剥离。它还具有良好的耐化学品性能，包括原油、滑油、盐水溶液和其他酸及溶剂，它的耐碱性一般。由于涂层厚度非常高，混凝土和钢材都要求进行喷砂处理，钢材要达到Sa 2.5（ISO 8501-1），粗糙度Rz达到75～100μm。

（3）乙烯酯玻璃鳞片涂料

用于乙烯酯玻璃鳞片涂料的乙烯酯预聚物由环氧树脂与含有乙烯基团的丙烯酸或甲基丙烯酸反应生成。通常使用双酚A和酚醛环氧。双酚A乙烯酯具有突出的耐化学品性能，而酚醛乙烯酯涂料有着突出的耐酸耐溶剂性能，又具有很好的耐热性。聚合物溶解于苯乙烯单体中，加入催化剂和固化剂，苯乙烯开始与树脂交联，形成固体成分，乙烯酯在固化时在本质上会收缩（小于聚酯），同时伴以放热反应，加入玻璃鳞片可以吸收这种收缩。

乙烯酯通常是双组分涂料，可以在常温下施工。可以用双组分喷漆泵施工，常规的无气喷涂泵也能使用。为了保证最佳的附着力，对于混凝土和钢材要进行喷砂处理。钢材喷砂至少达到Sa 2.5（ISO 8501-1），粗糙度Rz达到75～100μm。

在混凝土表面，要先涂一道乙烯酯清漆，以便于主系统能获得最佳的附着力，乙烯酯涂料不能涂于旧漆或镀锌钢材上面。由于其杰出的耐化学性能和耐溶剂性能，用于储罐内壁时，乙烯酯涂料常被称作问题的终结者，它可以耐无铅汽油，可以用于硫烟洗涤装置，盐水、钻井泥浆和处理水等。乙烯酯涂料比聚酯涂料的耐化学品性能更高，耐酸碱性更强，也具有很好的高温性能。