水性防腐涂料概述 涂料是一種流動狀態(tài)或粉末狀態(tài)的物質(zhì)，能涂覆在被覆物件表面并能通過干燥固化形成牢固附著的均勻、 連續(xù)薄膜的材料。由于過去的涂料幾乎離不開植物油，故長期把涂料稱為油漆。涂料一般不單獨作為工程 材料使用，而總是涂覆在某一物件表面起保護(hù)、裝飾作用或賦予材料某種特殊功能。按涂料的形態(tài)不同可 分為水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料等。與溶劑性涂料相比，水性涂料的最大優(yōu)點是大大降低了有機(jī)溶 劑的用量或基本上消除了有機(jī)溶劑的存在，符合環(huán)保要求，而且水性涂料生產(chǎn)施工安全，不可燃、無(或降 低)毒性、無(或降低)異味，在目前涂料工業(yè)中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。 1 水性涂料的組成 水性涂料一般由成膜物質(zhì)、顏填料、助劑和水組成。 1.1 成膜物質(zhì) 成膜物質(zhì)又稱基料，是使涂料牢固附著于被涂物面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定 著涂料的基本性質(zhì)。涂料的成膜包括將涂料施工在被涂物件表面和使其形成固態(tài)的連續(xù)的涂膜兩個過程。 液態(tài)涂料施工到被涂物件表面后形成了可流動的液態(tài)薄層(濕膜)，它通過不同方式變成固態(tài)的連續(xù)的涂膜 (干膜)，此過程稱為干燥或固化，是涂料成膜過程的核心階段。 根據(jù)涂料中樹脂基料的性質(zhì)，干燥成膜可以分為物理干燥和化學(xué)干燥。前者主要是靠溶劑的揮發(fā)和分子鏈 纏結(jié)成膜；后者則是在室溫或高溫下化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(熱固性涂料)成膜，這些交聯(lián)反應(yīng)或 是通過樹脂中不飽和基團(tuán)的自動氧化或是基團(tuán)之間進(jìn)行縮聚反應(yīng)來實現(xiàn)的。 溶劑型涂料的物理干燥過程主要依靠自身溶劑的揮發(fā)而干燥成膜。而水性乳膠涂料是聚合物粒子在水中的 分散體系，在成膜過程中，分散介質(zhì)揮發(fā)的同時產(chǎn)生聚合物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，最 后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。 涂料的成膜物質(zhì)既可以是熱塑性樹脂，也可以是熱固性樹脂。常用做成膜物質(zhì)的樹脂有醇酸/聚酯樹脂、酚 醛/氨基樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、乙烯基樹脂等。 1.2 顏填料 顏料為分散在漆料中的不溶的微細(xì)固體顆粒，分為著色顏料和體質(zhì)顏料(填料)，主要用于著色和提供保護(hù)、 裝飾以及降低成本等。 著色顏料應(yīng)具有良好的著色力、適當(dāng)?shù)恼谏w力、較高的分散度、鮮明的顏色和對光的穩(wěn)定性及一定程度的 耐化學(xué)腐蝕性。根據(jù)其來源可分為天然顏料和合成顏料，前者有礦物性的朱砂、紅土、雄黃、銅綠等；后 者有鈦白、鋅白、鉻黃、紅丹、鐵藍(lán)、酞菁藍(lán)等。應(yīng)用多的是鈦白粉。 填料是不溶于基料、溶劑與水等介質(zhì)的微細(xì)粉末狀物質(zhì)。它可增加涂膜的厚度和體質(zhì)、強(qiáng)度，并可提高耐 久力，比重小的填料有一定的懸浮作用，可以減輕或防止顏料或其它填料的沉淀。應(yīng)用較多的主要是滑石 粉。 1.3 助劑 助劑用量很少，主要用來改善涂料某一方面的性能。如分散劑、乳化劑、消泡劑、潤濕劑等用來改善涂料 生產(chǎn)過程中的性能；防沉劑、防結(jié)皮劑等用來改善涂料的貯存穩(wěn)定性等；流平劑、增稠劑、防流掛劑、成 膜助劑、固化劑、催干劑等用來改善涂料的施工性和成膜性等；防霉劑、UV 吸收劑、阻燃劑、防靜電劑 等用來改善涂膜的某些特殊性能。 下面介紹一些常用助劑的機(jī)理及作用。 1）.潤濕分散劑 ） 潤濕分散劑 在水性涂料中潤濕分散劑的作用機(jī)理是吸附在顏填料顆粒的表面，通過降低此界面的張力，使顏填料在分 散過程中更迅速地經(jīng)過潤濕和分散達(dá)到理想的一次粒子狀態(tài)，并能有效地防止這種已經(jīng)分離的粒子再重新 相互結(jié)合，使之保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。 潤濕分散劑能夠降低色漿粘度，改善流動性；提高了涂料的貯存穩(wěn)定性；提高著色力和遮蓋力；增加光澤， 改善流平性；縮短了顏料漿的研磨時間，節(jié)省能源，提高勞動生產(chǎn)力。 2）.消泡劑 ） 消泡劑 泡沫可定義為液體介質(zhì)中穩(wěn)定的氣體。液體中不含表面表面活性劑時，氣泡會遷移至液體表面，破裂消失， 液體中含有表面活性劑時，氣泡表面形成膜板，成為穩(wěn)定的泡沫。以水為稀釋劑的乳液型涂料在乳液聚合 時已經(jīng)使用了一定量的乳化劑，乳化劑的使用導(dǎo)致乳液的表面張力顯著下降，從根本上造成泡沫大量出現(xiàn)； 乳液涂料在生產(chǎn)過程中還要使用潤濕分散劑，這類物質(zhì)也能降低水性涂料的表面張力，有助于泡沫的產(chǎn)生 和穩(wěn)定；乳液涂料一般都要使用增稠劑，這樣導(dǎo)致泡沫的膜壁增厚并增加了泡沫的彈性，使泡沫更穩(wěn)定， 消除也更困難。泡沫的破裂要經(jīng)過三個過程，即氣泡的再分布，膜壁的變薄和膜的破裂。對于乳液型建筑 涂料來說，消泡劑總是以微細(xì)粒子滲透到泡沫體系中，在接觸到泡沫后即捕獲泡沫表面的憎水鏈端，再經(jīng) 過迅速鋪展，并形成很薄的雙膜層，再進(jìn)一步侵入到泡沫體系中。低表面張力的消泡劑總是帶動一些液體 流向高表面張力的泡沫體系中，促使膜壁逐漸變薄，最終導(dǎo)致氣泡的破裂。 在涂料加工生產(chǎn)和施工應(yīng)用過程中，泡沫是我們不希望的副作用，他會導(dǎo)致生產(chǎn)時間延長，涂料注入容器 的量失準(zhǔn)，表面缺陷如縮孔，及涂膜中形成薄弱的點等。消泡劑的加入會破壞泡沫結(jié)構(gòu)，消除已生成的氣 泡；抑制氣泡產(chǎn)生；加速空氣釋出和氣泡上升至表面。從而提高漆膜性能。 3）．成膜助劑 ）．成膜助劑 ）． 水性涂料的基料是聚合物乳液，乳液的成膜是聚合物球狀顆粒經(jīng)過密集、蠕變、融合的過程最終形成連續(xù)、 完整的涂膜。水性涂料（或乳液）的這一成膜機(jī)理決定了乳液的良好成膜必然有一個最低成膜溫度，也就 是說，乳液只有在這個環(huán)境溫度以上成膜時，才能獲得連續(xù)膜，否則，在低于這個環(huán)境溫度下所獲得的膜 是開裂的，是沒有附著力和機(jī)械強(qiáng)度的膜，輕輕一抹就成飄落的散片或粉末。這個最低成膜溫度與乳液聚 合物的玻璃化溫度（Tg）有關(guān)。這項技術(shù)特性是由乳液生產(chǎn)商控制的。 乳液的 Tg 越高，可獲得的涂膜越硬，涂膜的抗沾污性一般越高，這是用戶所歡迎的。但是，乳液的最低成 膜溫度也因此越高。為了適應(yīng)低溫成膜，延長水性涂料的施工季節(jié)，使較高 Tg 的聚合物乳液（一般控制 Tg 在室溫以上）得以在較低溫度（一般控制在 5℃左右）下成膜，就要借助于助劑。這種能有效降低聚合 物乳液最低成膜溫度的助劑就是成膜助劑。當(dāng)乳液完成成膜后，成膜助劑會從涂膜中揮發(fā)，不影響聚合物 的 Tg，即涂膜聚合物的設(shè)計性能。優(yōu)良成膜助劑的應(yīng)用使開發(fā)實用的高 Tg 優(yōu)質(zhì)水性涂料成為可能。 4）．增稠劑 ）．增稠劑 ）． 增稠劑是水性涂料的流變助劑，在涂料中能夠通過次價鍵而連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使涂料適度增加粘度和 獲得觸變性，故增稠劑能在漆的粘度、穩(wěn)定和流變性等多方面起調(diào)整作用。而水性涂料在制造、貯存、施 工、流平直至成膜的過程中，受到的剪切速率是極為不同的，工藝上對這四個過程中涂料體系的粘度要求 也不同。在水性涂料生產(chǎn)中顏填料分散階段，只有當(dāng)調(diào)整至合適的物料粘度，才能保證顏填料的有效分散， 提高遮蓋力；在涂料的貯存期間改善穩(wěn)定性，抑制顏填料的沉淀或使沉淀軟化，提高再分散性，減弱水相 的分離趨勢，并能提高涂料的抗凍融穩(wěn)定性和機(jī)械性能；在水性涂料的施工中，增稠劑的作用在于改善涂 料流變學(xué)性能，對不同的要求，調(diào)整成各自所需的粘度，便能實現(xiàn)沾漆時不滴落，滾涂時不飛濺，減少涂 料向多孔質(zhì)底材滲透，使涂膜易流平，無裂痕或厚膜不流掛。流平改性劑還能減弱或消除涂膜縮孔、魚眼、 橘皮等缺陷。在配制厚漿型乳膠漆如浮雕漆、真石漆、砂膠漆和膩子等時，增稠劑的使用技術(shù)非常重要， 起到花紋造型美觀與否的關(guān)鍵作用。 一般情況下將水性涂料用增稠劑分為有機(jī)類增稠劑和無機(jī)類增稠劑兩大類別。 1.有機(jī)類增稠劑劑包括纖維素類、聚丙烯酸酯類和締合型類三種。 （1）纖維素類增稠劑 ） 是較早使用的增稠劑品種，自上世紀(jì)五十年代以來一直是最重要的增稠劑。通常由兩大類組成，其一是纖 維酯，即硝酸纖維酯（硝化棉）、醋酸-丁酸纖維酯等；其二是纖維醚，品種很多。 占據(jù)增稠劑主體地位的纖維素醚，過去是羧甲基纖維素（CMC），目前僅在低檔涂料中應(yīng)用[37]。如今的 主體品種為羥乙基纖維素（HEC）。它是由經(jīng)凈化的天然纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)，生成堿性的纖維素膠體 （纖維素鈉）與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制成的系列產(chǎn)品，屬非離子型水溶性聚合物。HEC 能增稠是由于它具有強(qiáng)吸 水能力，當(dāng)加到乳液中后，能立即吸收大量水份而溶脹，從而使乳液粘度顯著增大；另一方面，HEC 能架 橋吸附于兩個以上的粒子（乳液粒子和顏料粒子）之間，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 纖維素類增稠劑除了 HEC 外，在一定程度上還有羥丙基纖維素等。隨著締合型增稠劑的問世，又出現(xiàn)了憎 水改性 HEC。 （2）聚丙烯酸類增稠劑 ） 可分為兩種，一種是聚丙烯酸鹽和聚甲基丙烯酸鹽的水溶液，另一種是含丙烯酸或甲基丙烯酸的丙烯酸酯 共聚物乳液，又叫堿（溶脹）增稠劑。前者主要是靠自身的高分子量對水相體系增稠；后者則是堿溶脹機(jī) 理，即在低 PH 值（酸性）下，聚合物分子鏈由于羧基之間氫鍵的相互作用而呈緊密的卷曲狀，當(dāng)用堿中 和后，羧酸根離子相互之間發(fā)生靜電排斥作用從而導(dǎo)致解聚，聚合物分子鏈伸展使體系的粘度增大。 （3）締合型增稠劑 ） 出現(xiàn)于二十世紀(jì)八十年代左右。在乳膠漆的發(fā)展史中，它的問世具有里程碑的意義。這類增稠劑是一類疏 水基改性的水溶性聚合物，目前應(yīng)用于乳膠漆中的主要有三種：非離子憎水改性環(huán)氧乙烷聚氨酯嵌段共聚 物（HEUR）、憎水改性堿溶脹聚合物（HASE）以及憎水改性羥乙基纖維素（HMHEC）。 這類增稠劑分子鏈上同時帶有親水嵌段和憎水嵌段，因而具有表面活性劑的特征。它不但可吸附于乳液中 聚合物粒子上，進(jìn)行非特定性憎水締合，把聚合物分散相與水連續(xù)相聯(lián)系起來，從而提高增稠后乳液的整 體性；而且，還能在溶液中締合形成膠束，并會與體系中的表面活性劑等組分發(fā)生締合，在水中形成三維 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)對粘度的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于無憎水基的類似鏈段對粘度的貢獻(xiàn)。 2 防腐涂料的防腐機(jī)理 涂料防腐是采用涂料以各種涂布方法在被保護(hù)底材上覆蓋有機(jī)合成材料或無機(jī)材料的方法。防腐涂料形成 的涂層在一定程度上具備了電化學(xué)防腐蝕和覆蓋層的功能。 2.1 涂層的防護(hù)作用與防腐機(jī)理 金屬腐蝕是指金屬材料受到環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象。金屬一般是由處于穩(wěn)定態(tài)的 礦石經(jīng)過消耗能量的冶煉、電解等過程而制得的，因此，金屬本身具有釋放出能量，恢復(fù)到低能而穩(wěn)定的 原始狀態(tài)的傾向，故金屬材料的腐蝕在化學(xué)熱力學(xué)上是一個自發(fā)的過程，即金屬具有腐蝕的自然趨勢。 有機(jī)涂層的應(yīng)用與發(fā)展有數(shù)千年的歷史，古人用天然樹脂和礦物質(zhì)等材料制成油性漆，對器具進(jìn)行裝飾和 防護(hù)處理。隨著鋼鐵等金屬材料的廣泛應(yīng)用，有機(jī)涂層防腐蝕開始作為一門學(xué)科出現(xiàn)并得到發(fā)展。有機(jī)涂 層防腐蝕機(jī)理的研究，也極大地促進(jìn)了防腐涂料的發(fā)展。 1）.金屬的腐蝕機(jī)理 ） 金屬的腐蝕機(jī)理 在我國，防止天然介質(zhì)（水、海水、大氣及土壤等）對金屬的腐蝕稱為防銹，防止工業(yè)介質(zhì)（酸、堿、鹽 等）對金屬的腐蝕稱為防腐或防腐蝕，國外則把兩者統(tǒng)稱為金屬防腐，二者本質(zhì)上都是為了防止和抑制金 屬化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的進(jìn)程。根據(jù)腐蝕機(jī)理的不同，金屬腐蝕一般被分為三種類型： 電化學(xué)腐蝕： 在腐蝕過程中進(jìn)行電極反應(yīng)， （1） ） 電化學(xué)腐蝕 金屬在含有電解質(zhì)的水溶液或在潮濕的環(huán)境下發(fā)生的腐蝕， 形成腐蝕電池，產(chǎn)生腐蝕電流。電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的最主要類型。 （2）化學(xué)腐蝕 ）化學(xué)腐蝕：是金屬在特定條件下與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（如高溫下鋼鐵發(fā)生氧化、脫碳，高溫高壓 下發(fā)生的氫脆，在非電解質(zhì)或干燥氣體中金屬與腐蝕介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)等)而造成的腐蝕，國外也稱之為 干蝕，這類腐蝕不具有普遍性。 （3）生物腐蝕 ）生物腐蝕：由微生物的活動而引起的腐蝕。 金屬的電化學(xué)腐蝕普遍存在，是金屬腐蝕的主要形式。在水溶液中，不同金屬之間存在電位差，可形成腐 蝕微電池，即使是同一金屬板，由于其局部內(nèi)應(yīng)力的差異、焊縫成分的不同、電解質(zhì)溶液的濃度差、溫度 差、溶液中氧濃度差等都會引起電位差而導(dǎo)致腐蝕。 碳鋼的主要成分是鐵和微量的滲碳體（含量不超過 1%，調(diào)節(jié)鋼的硬度、 韌性、耐磨性等），鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(Fe-Fe2+:-0.44,Fe-Fe3+:-0.036)比碳更負(fù)，當(dāng)有水存在時，鐵為陽極、 碳為陰極，兩極直接接觸，就會形成腐蝕電池。電流從鐵流向碳，鐵被腐蝕。 腐蝕電流的流動會產(chǎn)生極化作用，陽極電位向正方向移動（陽極極化），陰極電位向負(fù)方向移動（陰極極 化），導(dǎo)致腐蝕電池兩電極間電位差的降低，從而減緩了腐蝕速率。 金屬腐蝕生成的鐵銹是一個多化合價的金屬，從鋼鐵腐蝕起，它由低價的鐵變成穩(wěn)定的高價化合物，由于 鐵銹生成和老化的過程是持續(xù)不斷地進(jìn)行著， 所以， 鐵銹是一個復(fù)雜的化合物： γ-FeOOH、 α-FeOOH、 Fe3O4。 從結(jié)晶化學(xué)來看銹蝕，γ-FeOOH 為立體晶格，α-FeOOH 為六方晶格，F(xiàn)e3O4 為非晶性物質(zhì)，所以它們的穩(wěn) 定性是 Fe3O4＞α-FeOOH＞γ-FeOOH，從銹層表觀形式分三層，表面浮銹 Fe3O4，中層銹粒 Fe2O3nH2O 和底銹 FeOnH2O[Fe(OH)2]3，上層的銹蝕較疏松，是已經(jīng)成熟的惰性的物質(zhì)，底層銹蝕較緊密，是正在生 長的活性的，它緊靠鋼鐵表面成群落分布。 2）．防腐涂層的防護(hù)作用與防腐機(jī)理 ）．防腐涂層的防護(hù)作用與防腐機(jī)理 ）． 根據(jù)電化學(xué)腐蝕理論，防腐蝕涂料形成的涂層對金屬的防護(hù)作用包括了物理與化學(xué)兩方面的防護(hù)效應(yīng)。 （1）對腐蝕介質(zhì)的物理屏蔽作用 ） 優(yōu)良的防腐涂層可以阻止或抑制水、氧、電解質(zhì)離子等透過漆膜，對腐蝕介質(zhì)起到有效的機(jī)械屏障作用， 使腐蝕介質(zhì)與金屬隔離，隔斷了腐蝕電池的通路，從而可以防止形成腐蝕電池或抑制其腐蝕活動。 （2）漆膜的電阻效應(yīng) ） 涂層的成膜物質(zhì)大多為絕緣性好的高分子有機(jī)化合物，其高電阻防礙了陽極或陰極與溶液間的離子移動， 起到了在腐蝕電池的溶液相中介入高電阻的效應(yīng)，從而起到降低腐蝕速率的作用。 （3）顏料的緩蝕與鈍化作用 ） 活性顏料即防銹顏料是防腐涂料的重要組成成分。活性顏料通過與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鈍化膜， 變化金屬表面性能，使腐蝕電池產(chǎn)生電極極化，降低腐蝕電池的電化學(xué)反應(yīng)速度，從而對金屬的腐蝕起到 有效的緩蝕與鈍化作用。 （4）陰極保護(hù)作用 ） 當(dāng)在涂料中加入大量作為陽極的金屬粉（如鋅粉）時，涂層的電極電位較其保護(hù)的金屬更負(fù)，在腐蝕電池 中金屬粉作為陽極首先被腐蝕而“犧牲”，基體金屬作為陰極得到保護(hù)。 防腐蝕涂料的應(yīng)用己有悠久的歷史，涂料防腐蝕基礎(chǔ)理論的研究己取得具有指導(dǎo)性的成果。涂層的防護(hù)作 用與成膜物質(zhì)及防腐蝕顏料的基礎(chǔ)性能密切相關(guān)，對于兩者之間關(guān)系的理論認(rèn)識，有的還在探討，有的還 需深化。隨著新的研究方法與先進(jìn)的檢測手段不斷地被引進(jìn)到防腐涂料領(lǐng)域中來，比如電化學(xué)方法]、光譜 學(xué)方法、表面顯微技術(shù)與表面成分分析技術(shù)等，對于揭示有機(jī)涂層在金屬防腐中所表現(xiàn)出的電化學(xué)行為與 規(guī)律、涂層微觀組織形貌以及涂層與基體界面的結(jié)合狀態(tài)、化學(xué)成分的變化，從而全面、深入地了解涂料 的防腐蝕作用與防腐機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)涂料新產(chǎn)品的開發(fā)、新型防銹顏料的篩選等提供了有利武器，這對防 腐涂料科學(xué)的發(fā)展將會起到巨大的推動作用。 3）．對防腐涂層性能的基本要求 ）．對防腐涂層性能的基本要求 ）． 防腐涂料是以防止基體腐蝕為主要功能的涂料。防腐涂層對金屬的防護(hù)作用是以上各種效應(yīng)綜合作用的結(jié) 果，其防護(hù)性能與涂料的組成、涂膜的結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。根據(jù)涂層的防護(hù)機(jī)理，防腐涂層應(yīng)具備以下基本 要求： （1）成膜物質(zhì)對腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性 ） 防腐涂料的成膜物質(zhì)主要是有機(jī)高分子化合物，它們在腐蝕環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性取決于對腐蝕介質(zhì)的化學(xué) 惰性。酸、堿等腐蝕性介質(zhì)會促使高分子化合物結(jié)構(gòu)上的極性鍵水解、加速涂層的破壞性化學(xué)反應(yīng)，大多 數(shù)高分子化合物可以被氧化，氧化的結(jié)果是發(fā)生分子鏈斷裂、分枝等化學(xué)變化。當(dāng)漆膜與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)生成其他物質(zhì)時，漆膜的物理化學(xué)性能將會發(fā)生變化，從而將會喪失預(yù)先設(shè)計的許多功能。因此， 成膜物質(zhì)對腐蝕介質(zhì)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性是保證涂層防腐蝕耐久性的基本要求。 （2）對水、氧、離子等的透過具有良好的屏蔽性 ）對水、 水、氧、電解質(zhì)離子等介質(zhì)透過漆膜使腐蝕電池的形成成為可能。水滲透到涂層/金屬界面后將會引起涂層 滲透性起泡、陰極剝離、陽極浸蝕。Potvin 等研究表明，涂膜的孔隙與水分滲透以及涂層下金屬的腐蝕速 率三者之間關(guān)系密切[54]。涂膜存在的針孔和結(jié)構(gòu)性氣孔是造成涂膜透水透氣的主要原因，涂膜的吸水性 是由于成膜物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基、羧基等極性基團(tuán)、低分子水溶性雜質(zhì)及某些吸濕性顏料造成的。 氧氣透過漆膜可與漆膜的透水同時進(jìn)行，當(dāng)水透過漆膜并集聚在涂層下時，將增加氧、離子的透過和擴(kuò)散， 涂層與金屬基體的附著力降低，氧氣在電化學(xué)腐蝕中的去極化作用和氧化作用將導(dǎo)致涂層結(jié)構(gòu)破壞，電化 學(xué)腐蝕速度增加，離子在漆膜中擴(kuò)散將導(dǎo)致漆膜的導(dǎo)電性增加，從而增大了腐蝕的電流強(qiáng)度。 漆膜下金屬腐蝕一旦發(fā)生，由于腐蝕產(chǎn)物的體積膨脹及膜下離子溶液與外部介質(zhì)溶液滲透壓的平衡作用， 將導(dǎo)致漆膜起泡、透銹甚至剝落，從而喪失對底材的保護(hù)作用，因此防腐蝕涂層對腐蝕介質(zhì)良好的屏蔽性 能是抑制金屬腐蝕和保持耐久防蝕效果的基本條件。漆膜對腐蝕介質(zhì)的屏蔽性能取決于成膜物質(zhì)的結(jié)構(gòu)氣 孔和涂層針孔，前者與成膜物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，后者與涂料的施工性能、成膜過程中出現(xiàn)的弊病有關(guān)。為 了減少涂層的結(jié)構(gòu)性氣孔和涂膜針孔，在進(jìn)行防腐涂料的配方設(shè)計時，要從成膜物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、樹脂的 成膜性能、顏填料、助劑對涂層性能的影響等進(jìn)行綜合考慮。 （3）涂層對底材應(yīng)具有良好的附著力與濕附著力 ） 漆膜對底材的附著力主要由分子間的物理吸引（次價力或范德華力）構(gòu)成：漆膜與金屬界面的靜電引力、 成膜物質(zhì)的極性分子或極性基團(tuán)在金屬表面的吸附作用、成膜物質(zhì)與粗糙金屬表面的機(jī)械粘附作用等。濕 附著力是指涂裝于底材上的漆膜在水中浸泡一定時間后的附著力，近年來認(rèn)為漆膜的濕附著力與涂層的防 腐蝕性的關(guān)系更大，大倏榷昭等人認(rèn)為漆膜在金屬表面良好的濕附著力是涂料具有良好的防腐蝕性能的基 礎(chǔ)。漆膜對底材的附著力差，水透過漆膜之后，可以在漆膜/金屬界面形成水膜，從而為形成腐蝕原電池創(chuàng) 造了條件。涂層的附著力低，金屬的非保護(hù)面積增多，腐蝕速度加快。涂層對底材的附著力主要決定于成 膜物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、在成膜過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等，同時某些顏填料對涂層的附著力也有影響。 （4）應(yīng)具有良好的物理機(jī)械性能 ） 漆膜的物理機(jī)械性能是指在外力的作用下，漆膜仍然能夠保持其完整性的能力。防腐涂層保護(hù)的物件、設(shè) 備往往是在較苛刻的條件下工作，溫度變化、機(jī)械沖擊、磨損等常常不可避免，漆膜的物理機(jī)械性能差， 在外力作用下，漆膜的結(jié)構(gòu)容易受到損傷、其完整性遭到破壞，從而將導(dǎo)致失去對基材的保護(hù)作用。漆膜 物理機(jī)械性能與成膜物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)如成膜高分子物質(zhì)的分子量及分子量分布、分子內(nèi)鏈節(jié)、側(cè)鏈基團(tuán)、 內(nèi)聚力、分子間的作用力以及交聯(lián)密度等密切相關(guān)，高聚物的分子結(jié)構(gòu)對漆膜物理機(jī)械性能的影響。 漆膜良好的物理機(jī)械性能是涂料防蝕效果的保證，但成膜物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)常常決定了漆膜各種物理機(jī)械性 能之間的矛盾，因此，在選擇和設(shè)計防腐蝕涂料時，應(yīng)根據(jù)具體情況與用途加以平衡，并綜合考慮。 2.2 水性防腐涂料的作用機(jī)理 隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，非溶劑型環(huán)保涂料得到了快速發(fā)展，水性涂料在許多領(lǐng)域已經(jīng)成功地取代了溶 劑型涂料。水性涂料的配方復(fù)雜，通常包含多種助劑，而這些助劑常常影響到涂膜的性能，尤其是耐水性 與耐化學(xué)品性能，迄今對各種助劑、顏填料與漆基之間的相互作用還不是完全了解，但作為防腐涂料對涂 膜的性能要求通常較高，因此水性防腐涂料的技術(shù)難度較大，其發(fā)展相對比較緩慢，但隨著環(huán)境壓力的增 加，以及涂料技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過較長的發(fā)展歷程，水性防腐涂料已經(jīng)逐漸被人們所接受。 水性防腐涂料的防腐作用機(jī)理按照目前的看法主要是依靠涂料中樹脂的反應(yīng)基團(tuán)，活性顏料或鐵銹轉(zhuǎn)化劑 與銹層中活潑有害的成分反應(yīng)，生成穩(wěn)定的抑制化合物，從而使整個銹層成為涂料中穩(wěn)定的具有保護(hù)性的 填料。涂料中各種不同活性防銹顏料的適當(dāng)配比和填料的配合，可使整個帶銹層具有較好的防銹性、耐久 性和物理機(jī)械性能。 總之，水性防腐涂料既要對銹蝕的鋼鐵表面具有較好的適應(yīng)性，同時也能在光潔的鋼鐵表面上形成能阻蝕 的鈍化膜，從而起到防銹作用。
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