data-full-width-responsive="true"> 0 引言现代生活中，钢铁广泛应用在各个行业之中，其用量之大、用途之广不言而喻。然而，钢铁产量的70% 处于易生锈的工作环境中。全世界每年因钢铁腐蚀造成的直接经济损失为7 000 多亿美元，尚未包含由于钢铁腐蚀所造成的间接损失。在解决钢铁腐蚀的众多方法中，如改变钢铁的结构（加入耐腐蚀的元素），利用耐腐蚀的物质作为衬里或涂覆在钢铁表面、电化学保护、添加缓蚀剂等，最有效、最方便、最经济、最广泛的方法还是在钢铁表面涂覆涂料。用涂料对钢铁部件、构件进行防腐，按照常规的施工规范，必须对金属表面进行严格的表面处理（除油、除锈、去杂质等），而且必须达到一定的标准。一般要使表面清洁度达到Sa 25 级，否则就达不到预期的防腐蚀效果。然而，严格的前处理工艺在目前的情况下存在以下弊端：（1） 造价很高，要达到除锈的施工要求，要花费大量的人力、物力。据不完全统计，当前钢铁构件、部件通常所花费的除锈费用约占工程总造价的30%~40% 以上，且施工周期长。（2） 劳动强度大，工效低，施工环境差，除锈作业（如喷砂作业）所产生的粉尘等必然会影响到环境和人体的健康和安全。（3） 在很多工程中，表面处理要达到Sa 25 级非常困难，除锈质量低，特别是在一些恶劣的施工环境下，很难满足涂装工艺的基本要求。如地下工程、地下管道、海上石油、重型机械、高架桥等部位喷砂处理有些死角不易清理干净；高压水湿喷砂，很难达到Sa 25 级的处理要求。多年来，科技人员一直在寻找着一种简易的表面处理施工工艺和新材料来解决除锈作业的问题，带锈防腐涂料应运而生。1 带锈防腐涂料的种类11 转化型带锈防腐涂料又称为反应型带锈涂料，这种涂料可使钢铁在不同工况条件下生成的铁锈转化成惰性物质，又能封闭铁锈，使其与外界介质隔绝，是一种能让铁锈层转化成具有惰性，且能较好地附着在钢铁表面上的涂料。在这种带锈涂料中，必然要使用各种可与铁锈反应的物质，如有机酸、无机酸这些酸类物质可将铁锈溶解成离子状的物质，该物质与涂料中的络合剂进行反应，从而把铁锈转化成无害、难溶且具有一定保护作用的络合物或螯合物。常用的转化剂有磷酸、亚铁氰化钾、丹宁酸。亚铁氰化钾与铁锈作用后可生成蓝色的亚铁氰酸盐（即普鲁士蓝），是一种具有较强遮盖力的颜料；丹宁酸与铁锈反应后，生成丹宁酸铁的络合物，可以很好地附着在钢铁表面上；过量的磷酸与铁锈反应可以使其表面钝化。转化型带锈涂料常用的成膜物质有醇溶性酚醛树脂、环氧树脂、乙烯醇缩丁醛树脂等。转化型带锈防腐涂料具有以下优缺点：（1） 可在锈层40~100 m 的情况下进行施工，但需在实干后及时涂覆与之相匹配的防锈底漆和面漆。（2） 普鲁士蓝不耐碱，所以施工时工件表面不能有碱性污染物存在。（3） 对锈层厚薄不均匀的表面，在施工时涂料用量较难掌握。当用量不足时，锈层转化不完全；用量过多时，会产生过量的磷酸，影响涂层的附着力。12 稳定型带锈防腐涂料这种涂料主要是依靠涂料中树脂的反应基团、活性颜料等与铁锈中的有害成分反应，生成难溶性的络合物和稳定的Fe3O4，并使金属表面钝化，从而达到防锈、稳锈的目的。稳定型带锈涂料常用的活性颜料有铬酸盐、磷酸盐等，这些颜料水解后，可以生成铬酸根、磷酸根等，这些酸性物质可与锈层中的铁锈生成酸类配合物，从而起到稳定铁锈的作用。稳定型带锈涂料的优缺点如下：（1） 适用面较广，对钢铁表面的锈蚀程度要求不严（即在施工表面存在锈蚀不匀，残留有坚实的氧化皮或旧漆表面上均可涂覆），但锈层不能过厚，一般要求在40~70 m，最好是在50 m 以下，可以取得较好的效果。这是由于稳定型带锈涂料中不含有机酸、无机酸和转化剂，所以对铁锈的转化作用较小，稳锈速度较慢。（2） 有些专家指出，单使用防锈颜料、缓蚀剂与铁锈进行反应，使其全部生成稳定的Fe3O4 的可能性不大，还存在进一步生锈的条件，这是稳定型带锈涂料在研发中应加以注意的。13 渗透型带锈防腐涂料
它是一种低黏度、高固体分、具有极强渗透性的带锈涂料，一般不与铁锈发生化学反应，而是利用具有一定渗透性的树脂，借助渗透剂和极性溶剂的配合使涂料具有良好的渗透性，通过润湿、渗透铁锈表面，把铁锈封闭起来，使其与外界腐蚀介质完全隔绝，从而使铁锈失去原有的活性，阻止铁锈进一步腐蚀。有时这种涂料中也添加一些特种颜料，使铁锈中的有害成分钝化和转化成稳定无害的填料部分，增强其防锈防腐性能。常用的渗透剂有煤油、环己酮、磺化石油的衍生物；常用的基料有亚麻籽油，醇酸清漆，为增强其渗透力，有时也添加一些表面活性剂。渗透型带锈涂料适用于陈旧的、化学污染较小的钢铁表面，尤其对铆接、螺栓等部位的防锈效果非常好，但铁锈中存在较强活性物质，铁锈较厚时涂覆有一定困难，很难取得较好的效果。以上3 种带锈涂料在20 世纪80 年代以后曾有较大的发展，然而并未得到很好地应用。应该特别指出的是，这3 种带锈涂料在施工时都必须先去除附着在钢铁表面上的浮锈、油污和有关杂质，锈层过厚时，也要加以铲除。除稳定型带锈涂料外，还要清理氧化皮，在50 m 左右的锈层，一般均可用这类带锈涂料。14 功能性带锈防腐涂料为了弥补上述3 类带锈防腐涂料的不足之处，将其优点结合起来，制得兼具稳定、转化、渗透为一体的功能性带锈涂料。如ZY 型带锈防腐涂料，它以复合型树脂为成膜物质，可以做到底面合一，并具有高固体分。该涂料具有以下特点：（1） 有较强的渗透性，一次可渗入80 m 的锈层；（2） 其渗透力比水还强，可以渗透至锈层底部，排出锈层中的水、空气，可将多孔状的锈层连接在一起，形成封闭层，有效抑制外部介质的侵入；（3） 涂料中的有效组分可将锈层中的活泼有害物钝化成无害的填料；（4） 可制成底面合一的磁漆，起到降低成本、减少工序、提高功效之目的；（5） 可在潮湿环境下施工，可喷涂、刷涂、辊涂，施工方便；（6） 对锈蚀表面有较强的附着力，可耐酸及耐盐水；（7） 具有高渗透性，每公斤可涂刷10~15 m2（1 道）；（8） 不含苯、重金属等有害物质。15 水性带锈涂料出于环保的要求，水性涂料是未来的发展方向，安徽工业大学古绪鹏等人用改性脲醛树脂作为成膜物质加入一定的转化剂、防锈颜料等研制出一种水性带锈涂料，其有关技术参数见表1。
2 一种新型功能性带锈防腐涂料以改性聚氨酯树脂为成膜物质，采用特殊的转化剂、耐候性颜填料（硫酸钡）、功能性防锈颜料（磷酸锌、氧化锌等) 和环己酮、溶剂油等物质按比例混合，研制成一种功能性底面合一的带锈涂料，它是集转化、稳定与渗透于一身的新型带锈防腐涂料。这种带锈防腐涂料具有以下特性：（1） 转化性好，由于采用了一种特殊的铁锈转化剂，可与铁锈发生化学反应，并将铁锈转化成惰性物质，有效地将铁锈封闭起来，使其与外界介质隔绝，达到防锈的目的，在正常的大气环境下，其使用寿命可达10~15 a ；（2） 化学性质稳定，按照工艺规范施工的涂膜，具有优异的耐强酸、强碱等化学介质的能力。据国家检测单位检测，结果如下：耐水性：120 d，不起泡、不起皱、不起粉；耐碱性：浸入30%NaOH 中，15 d 不起泡、不起皱、不脱落、无锈点；耐盐水性：浸入5%NaCl 中，15 d不起泡、不起皱、不脱落、无锈点；耐酸性：浸入30%H2SO4 中，15 d 不起泡、不起皱、不脱落、无锈点；耐油性：浸入溶剂油中，90 d 不起泡、不起皱、不脱落、无锈点。（3） 可带锈施工，只要在工件表面上无可见的油脂、污垢，附着不牢的氧化皮和浮锈及有关杂质，就可刷涂或喷涂。本涂料属于底面合一漆，一般情况下刷涂2 道即可满足防腐要求，特殊情况除外。大大降低了施工成本，省工、省力、提高功效。（4） 可制成各种色漆（ 也可制成白色等浅色漆），具有一定的装饰效果。（5） 本涂料不含苯、重金属等有害物质。（6） 可广泛用于车辆、船舶、石油化工、机械、水处理等领域。经过多年实践，已得到了众多单位的认可。应用案例如下：案例1 ：湖南金源农药化工厂利用该涂料对该厂的甲醇、甲苯、干燥设备进行防腐处理，证明该产品的防腐性能优于玻璃钢、喷塑及其
他防腐材料，并具有一定的耐冲击性，可耐高温（130℃），无龟裂、剥落现象。案例2 ：中盐湖南株洲化工集团公司多年来装运50% 离子膜烧碱的槽车腐蚀一直得不到有效地解决，后采用此新型带锈防腐涂料进行试验，试验步骤如下：（1） 对装碱容器进行喷砂处理；（2） 用毛刷对容器内部刷涂带锈防腐涂料4 道，每道刷涂20~30 m，每道间隔2 h ；（3） 刷涂完工后干燥固化48 h（常温下）；（4） 将50% 离子膜烧碱倒入容器内，并加盖；（5） 对装有烧碱的容器进行冷水及高温试验，具体方法是，将容器放入加热箱内先放入冷水，然后通入蒸汽，加热温度控制在15~70℃，经过360 h 后冷却，倒出碱皮检查其防腐效果。经过15 d 的试验后，发现容器内涂膜完好，未发现脱落、起泡等不良现象。该涂料还在化工贮罐、船舶等领域得到了可靠的应用，在此就不一一列举了。3 结语现今，人们对环保的呼声越来越高，对健康、安全的需求与日俱增，在绿色涂装、人性化管理，以及为消费者、劳动者负责的良好社会风尚逐日成熟的前提下，要求科技工作者研发出绿色、环保、低碳、降耗的省时、省力、节资、节材的新材料、新工艺已成为今日的时尚。大型钢结构件在不同工况下的防腐蚀如何满足时代的需求已摆在了我们的面前，笔者深信，功能性带锈防腐涂料已在这个领域初显锋芒，经过不断地提升、改进，在不久的将来，研发生产出更好的功能性带锈防腐涂料指日可待。
