data-full-width-responsive="true"> 水性带锈转锈涂料最新研究进展黄河，马道林，张丽，王小波（深圳市海润德润滑油有限公司，广东深圳518102）1 引言为了减缓腐蚀的发生，最有效、简单、经济的方法就是在钢铁表面涂刷防腐涂料。为了获得优良的耐腐蚀性能，涂刷前必须把底材上的铁锈清除干净。由于铁锈是一种疏松的、多孔的、不断产生（膨胀）的物质，如果不除尽就在钢铁表面上涂刷会导致漆膜的防腐效果很差，所以钢铁的表面处理对于防腐涂料来说是至关重要的。但是在现实生活中却常常会遇到一些无法彻底除锈或者根本无法除锈的场合，例如有些大型建筑、桥梁、复杂的设备、煤气储气柜等钢结构在维修过程中，由于受施工条件的限制，不能采用喷砂或喷丸等方法除锈，而只好用手工或电动工具除锈，其结果必然残留铁锈和各种腐蚀残余物，即使采用价格昂贵、性能优良的防锈涂料也难以发挥作用。还有受施工条件的限制，如气候、湿度等外界因素的影响，使得常规的防腐、防锈涂料根本无法使用。因此开发一种使用要求相对宽泛的涂料就显得很有必要。主要针对在不可能完全达到喷砂Sa 25 级（ISO 8501-1：1988），可以涂覆在手工或动力工具打磨到St 2 和St 3 级的表面和高压水喷射除锈的表面以及在潮湿环境下或含有水膜的表面的涂料，近几年该领域已经成为国内外研究的热点。据统计，在对钢铁涂装的总费用中表面处理占42%，施工占30%，涂料占19%，除锈占9%[1]。由此可见除锈工作在整个涂装过程中所占的份额较高。带锈涂料的出现和应用适应了现代工业装置大型化和结构复杂化的发展趋势，已广泛用于大规模的船舶、机械、化工、建筑等防腐蚀涂装。带锈涂料除具有可在残锈钢铁表面直接施工，并能起到一般底漆的作用等特点之外，还具有涂刷性好，易于施工，能在锌或镀锌层上直接进行施工的特点。因此可节省人力、工时、设备、经费，有助于涂装作业劳动生产率的大幅度提高。化学防锈涂料通常分为一般化学防锈涂料、预涂底漆和带锈涂料三大类。一般化学防锈涂料按所用化学防锈颜料的不同，通常又分为5 类，即红丹防锈底漆、锌黄防锈底漆、磷酸盐-铬酸盐防锈底漆、偏硼酸钡防锈底漆和有机酸盐防锈底漆。因为前面所述2 种涂料不能在有铁锈的表面直接涂刷，本文仅对带锈涂料近年来的发展进行综述。2 带锈涂料的分类和组成20 世纪50 年代，国外就已经展开了对带锈转锈涂料的研究工作[2]。正是基于除锈工作的繁琐和复杂，科学家们才提出带锈涂料的概念并开始研究工作的。目前流行的带锈涂料根据
它对锈蚀产物所起的作用来进行分类，主要有稳定型、渗透型和转化型3 种[3]。其中稳定型带锈涂料对表面锈层的要求不太严格，而且其综合性能也较好。21 带锈涂料的分类211 稳定型带锈涂料该涂料的稳锈作用原理主要是利用活性防锈颜料、稳锈剂在涂层中的缓慢水解而产生的配位络阴离子与活泼的铁锈形成难溶的复杂多酸络合物，以达到稳定锈蚀的目的。常用的活性防锈颜料和稳锈剂有磷酸盐、铁酸（锶、钡、钙、镁）盐、铬酸（锌、钡、钙）盐、有机氮碱（如铬酸二苯胍、铬酸胍等）。在带锈涂料中，由于原料和配比的不同，对锈蚀所起的稳定作用也有差别。因此，可制得多品种、多性能的产品，以便在不同锈蚀程度的钢铁表面上使用，满足不同的使用要求。根据所用原料的不同，稳定型带锈涂料的代表性品种有含氮有机碱、R-二胺缩丙酮等作为稳定剂的稳定型带锈涂料。稳定型带锈涂料不含有机、无机酸及其它转化剂，对铁锈的作用小，使铁锈稳定的速率慢，只适合于锈层较薄（一般在50 m 以下，在30 m 之内更好）的钢铁表面上使用。正因为它不含酸和其它转化剂，所以对待涂装的钢铁表面条件要求较宽，适用面广。在锈蚀不均、残留坚实氧化皮或旧涂膜的钢铁表面均可以进行涂装，对无锈钢铁表面也有很好的防锈作用。212 渗透型带锈涂料利用漆料对疏松铁锈的润湿渗透作用将铁锈分隔开并将其包围。其既不含稳锈剂也不含转化剂，对铁锈几乎不起什么化学作用，因此它主要适用于锈蚀较久、化学污染较少的钢铁表面施工，尤其是对钢铁结构的一些铆接或螺栓部位。磷酸锌和铬酸锌水解后能与铁锈反应生成难溶的杂多酸盐络合物，从而对铁锈起稳定作用，同时它还能与有机氨碱（如铬酸胍、铬酸二苯胍等）反应，形成不溶性更大的复杂多酸络合物；若在涂料配方中加入适量的氧化锌，它水解生成的氢氧化锌能和酸性铁锈反应形成类似于四氧化三铁的稳定结构；在铁红带锈涂料中以氧化铝代替70% ～ 80%的铁红，因为氧化铝是很稳定的尖晶石结构，所以对钢铁有很好的保护作用。这些方法都能有效地提高溶剂型稳定型带锈涂料的防锈性能。上述这2 种涂料因为不能将铁锈转化，所以只能起到封闭铁锈的作用，若铁锈中残存水分或者漆膜对水汽和氧气的阻隔性能不够理想时，这将无法保证漆膜具有持久的保护特性，因此这2 种涂料未得到很好的推广和发展。213 转化型带锈涂料亦称反应型带锈涂料，除含有一般涂料的组分外，还含有一种能和铁锈起化学反应使有害的铁锈转化为无害的或具有一定保护作用的络合物或螯合物。这种能与铁锈起化学反应的物质称为转化剂（如磷酸、亚铁氰化钾或鞣酸、水杨酸等）。转化型带锈涂料因含有机、无机酸和其它转化剂，对铁锈的作用快，可在锈层较厚（40 ～ 100 m）的钢铁表面施工，适用于锈蚀比较均匀且无残余氧化皮及片状厚锈的钢铁表面。维修重涂时应除尽旧涂膜。但因锈层厚度及均匀性与转化液之间的数量关系难以准确确定，转化液用量不足，铁锈转化不完全，用量过多有余酸，均会影响防腐蚀性能。22 带锈涂料的组成221 树脂的选择目前，带锈涂料广泛应用的成膜物质有醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和苯丙乳液等。这些树脂中醇酸树脂与面漆的配套性较差，仅适用于普通溶剂（汽油、乙醇等）所做的面漆。液态的酚醛树脂存放期一般不超过半年，应用较多的油溶性固态纯酚醛树脂存放期也不超过半年，应用这类树脂所生产的底漆由于存放期短会给生产和应用带来不便。适用于水性体系常用的有水性环氧树脂、丙烯酸树脂的水分散体和苯丙乳液等。付大海[4]等以环氧树脂E-601 为主要成分制备了一种带湿带锈涂装底漆，其能与大多数涂料配套使用,也可单独作为防锈涂料使用, 尤其是可直接用于高压水除锈后的返锈和潮湿钢板表面, 解决了高压水处理表面技术应用后处理技术的难题。但是由于E-601的相对分子质量较大,体系黏度高,在施工过程中需用甲苯等有机溶剂调节至适合的施工黏度方可涂刷;采用了对环境污染较严重的重金属颜料铬系颜料为锈转化剂，仍然没有解决涂料毒性大的问题。黄兴[5]等采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸以及磷酸酯功能性单体合成了一种功能性乳液，用该乳液配制的水性防锈涂料涂膜在3%的盐水中浸泡时间超过720 h。由于环境保护越来越受到人们的关注，无毒、低毒水性防锈涂料的研究已成为防锈涂料发展的重要方向[6-10]。王云普[11]等合成了一种含磷酸酯结构单元的甲基丙烯酸酯单体，其结构式如下：
然后以该单体和其它丙烯酸酯进行共聚制备了一种可以和铁锈发生反应的聚合物乳液，然后以此乳液为基料辅以防锈颜料、填料制备了带锈转锈涂料。庄艳[12]等以天然植物多磷酸酯为渗透性转化螯合剂、丙烯酸胶乳为成膜物、亚铁氰化钾为转化协同剂及填料等制备了一种多功能水性防腐涂料。苏娇莲[13]等以亚麻油、顺丁烯二酸酐和改性酚醛树脂加合而成的水性树脂为基料，与防锈颜填料混合配制出一种新型水溶性防锈涂料。
