2.6　防腐涂料的主要类型

2.6.1　生漆

生漆，是我国的特产，应用在防腐涂料方面有着7000多年的历史。其主要成分为漆酚，结构呈现的四种方式见图2-5，生漆漆酚为四种成分的混合物。漆酚的结构赋予了生漆漆膜独特的超耐久性能和各种化学品性能。苯环上含有的不饱和长碳链使漆酚具有脂肪烃的性质，苯环赋予漆酚芳香烃的性质，苯环上的两个酚羟基使其具有酚类物质的特性。

目前常用的改性漆酚树脂产品包括漆酚清漆、漆酚醛树脂、漆酚环氧树脂、漆酚钛树脂、漆酚硅树脂等。

改性漆酚树脂在低浓度无机酸溶液中一般有较好的使用效果（盐酸介质慎用），有机酸条件下，应视酸的种类而定，甲酸、乙酸溶液中不建议使用。在碱溶液中改性漆酚树脂的应用效果相对较差，耐碱性比环氧树脂还有较大差距，更不耐氨水。改性漆酚树脂能耐大多数无机盐水溶液的腐蚀。

漆酚清漆、漆酚钛、漆酚硅的耐水效果较理想，特别是在沸水或者伴有水蒸气的条件下。对常温或中低温水介质的防护，可以采用环氧防腐涂料。在油介质中，除漆酚外，其他产品的耐油品性能比较理想，在高温油介质中尤以漆酚钛和漆酚硅树脂为佳，可以耐到200～380℃。单组分、自干性是改性漆酚树脂的特点，但在液态环境下使用，经烘干后的涂层，应用效果更佳。

漆酚钛树脂是一种带有不饱和脂肪族长链的二元酚。利用漆酚苯环上的2个互为邻位的酚羟基和不饱和脂肪族长链R上的双键，可参与氧化聚合反应，比如改性漆酚环氧、漆酚糠醛、漆酚有机硅。其中漆酚糠醛再与经环氧和有机钛单体醚化螯合的半成品反应即得棕色透明漆酚钛树脂液。最终以钛原子为中心和2个漆酚分子中的4个羟基结合的树脂与颜填料经分散制得的液漆是一种不溶不熔的成膜物，特别适用于换热器。可以在石油化工、化肥、冶金等需要在耐酸、耐碱、耐沸水以及耐220℃的行业环境下应用。漆酚钛树脂黏度小，颜填料物理自重造成的防沉效果不好，储存期短，性脆，柔韧性较差。

2.6.2　沥青漆

制造涂料的沥青主要有三种：天然沥青、石油沥青和煤焦沥青。其中天然沥青由沥青矿中开采取得。

石油沥青由石油原油分馏分离出汽油、煤油、柴油和润滑油后剩余的副产品经加工制得。其基本组成为沥青质、饱和分、芳香分、胶质和蜡等。石油沥青主要用于石油工业的防腐材料，如埋地管道的防腐蚀，采用多层厚涂，层与层之间编绕纤维材料。

煤焦沥青是煤炭制造焦炭、煤气时得到的副产品煤焦油经分馏提取出轻油、酚油、萘油等后剩余的残渣。煤焦沥青又称为煤沥青，英文名称coal tar，所以一些外国涂料供应商的环氧煤沥青涂料有翻译作焦油环氧的。

与天然沥青和石油沥青相比，煤焦沥青的吸水性很低，因此在防腐蚀涂料中，煤焦沥青更为重要。煤焦沥青涂料漆膜耐水性优良，对未充分除锈的钢铁表面具有良好的润湿性，价格低廉，可以获得厚浆型涂料。煤焦沥青在寒冬会发脆，夏暑会发软，曝晒后，焦油会逸出使漆膜龟裂。加入煤粉和增塑油，在300℃时消化，可以除去低沸点馏分及酸性油，从而改善其软化点和针入度。

煤焦沥青的涂料类别主要有沥青漆、沥青防锈漆、煤焦沥青瓷漆和环氧煤沥青涂料。

沥青漆是单纯的沥青在溶剂中的溶液，如集装箱箱底漆。

沥青漆中加入铝粉和氧化铁红等防锈颜料，可以制成耐海水性良好的防锈漆，曾广泛应用于船底。在煤焦沥青中加入煤粉、煤焦油类物质及矿物填料，经加热熬制而成，从20世纪80年代开始，广泛应用于石油和天然气管道外壁的防腐蚀。

煤焦沥青可以与其他涂料混用，如氯化橡胶、聚氨酯和环氧树脂等。其中，环氧煤沥青涂料最为成功，它兼具沥青涂料和环氧树脂涂料的优点。

沥青涂料尽管是使用历史悠久的涂料品种，但是沥青对人体健康却有着很大的危害，应该逐渐退出使用。由于沥青中含有蒽、菲、吖啶、吡啶、咔啶、吲哚等光感物质，因而接触沥青的身体部位在阳光照射下就会发生光敏感性皮炎。接触到沥青的烟雾时，会引起鼻炎、喉炎和支气管炎等。临床表现为接触沥青粉尘和烟雾后，特别是在日光照射下，暴露部位如面部、颈部、手及四肢，会发生大片红斑，并有瘙痒感和烧灼感。重者局部有水肿、水疱及渗液。全身症状可有头痛、眩晕、疲倦、关节酸痛、恶心、呕吐、腹痛及腹泻等，伴有发热及白细胞增高。

由于沥青是致癌物质，欧美已经限制其在涂料中的使用，船舶压载水舱曾经是环氧煤沥青的主要应用区域，但是现在已经全面改用浅色改性环氧涂料。

2.6.3　醇酸树脂涂料

醇酸树脂是用油料，多元醇如甘油和季戊四醇等，多元酸如苯二甲酸酐等，制备而成的一种聚酯，但是它不同于单纯用多元酸和多元醇制成的合成聚酯，合成聚酯中不含有脂肪酸。其结构特点是多元酸和多元醇的酯构成醇酸树脂的主链结构，侧链为各种饱和或不饱和脂肪酸。使用单元醇和单元酸，只能制得小分子的酯，用作溶剂，而不能制得高聚物，如用丁醇和醋酸制得的醋酸丁酯。

醇酸树脂漆的性能与脂肪酸含量（油度）有很大关系，油度=油用量/树脂理论产量。按油度可以分成短油度、中油和和长油度三类，制成的涂料各有特性。

短油度醇酸树脂主要和氨基树脂一道用于工业烘干面漆，如自行车、金属家具等。中油度醇酸树脂主要用于烘烤或者气干性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用于可以气干的防腐蚀涂料和建筑色漆。

但油度是针对传统的植物油改性醇酸树脂而言的。针对现代醇酸树脂中来自石油类产物的一元羧酸越来越多的实际情况，对于油度的新的提法是“醇酸树脂大分子中侧链的百分含量”。

醇酸树脂涂料较油性漆的干燥性能好得多，因为它的多元醇的苯二甲酸酯上的很多不饱和脂肪酸基能在空气中氧化聚合交联成膜。含非共轭双键的油类如豆油、亚麻仁油的醇酸树脂耐候性要比桐油和梓油这些含共轭双键的油类要好得多。醇酸树脂中残留有羟基和羧基，这些极性基团使用漆膜具有比油性漆更好的附着力。

气干型醇酸树脂涂料是防腐蚀涂料中最主要的产品类型，依靠氧化交联反应成膜，其过程较为复杂，可以分为诱导、氧化和交联等几个过程。其中的诱导期需要的时间最长。加入催干剂可以大大缩短诱导期，加速漆膜的干燥。常用催干剂为有机酸的金属皂类，如环烷酸、异锌酸的铅、锰、锌、钴、钙以及稀土金属的皂。钴皂和锰皂常用作表干型催干剂，锌、钙等为聚合型催干剂。稀土催干剂的应用，可以替代复杂的锌、铅、锰、钙搭配。稀土催干剂常常与钴催干剂配合使用，以保证漆膜的表干性能。如果采用了铈或加有铈离子的混合型催干剂，则不必添加钴干料。

与油性涂料相比，醇酸树脂涂料的干性、保色性、耐候性、附着力等均有很大程度的提高。醇酸树脂涂料可用于户内外钢结构的干燥环境。醇酸树脂涂料耐酸碱性差，耐水性差，不能用于水下结构。

醇酸树脂的明显缺点干燥缓慢、硬度低、耐水性差，户外耐候性不良，日光照射易泛黄。鉴于醇酸树脂分子中含有羟基、羧基、苯环、酯基以及双键等活性基团，可以将它进行多方面的改性。经过改良后的醇酸树脂，将其他树脂的特点与醇酸树脂的柔韧性、颜料承载力强及工艺简单等特点结合起来，改进了性能，拓展了应用领域。但是，同时也会带来一些缺陷。

苯乙烯改性的醇酸树脂涂料干燥快，耐化学品性能和耐水性提高，但耐溶剂性及耐候性下降，可以大大改善漆膜的光泽、颜色等，主要作底漆使用。

有机硅改性的醇酸树脂涂料提高了耐候性、耐久性、保色保光性、耐热性等，特别可以用作强烈阳光下的面漆。

醇酸树脂含有不同程度的羟基，尤其是中油度和短油度醇酸树脂，都能与多异氢酸酯反应，提高其干燥性和硬度，以及耐水性和耐溶剂性，可以制成厚膜型涂料。

2.6.4　含氯防腐蚀涂料

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，统称为含氯防腐蚀涂料。大多数含氯防腐蚀涂料涂装后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，聚合物分子仍保持线型结构；另一些含氯防腐涂料在成膜过程中聚合物分子可发生化学反应，交联成膜。

根据不同的聚合物，可以把含氯防腐蚀涂料分成两大类，见表2-9。

含氯防腐蚀涂料中含有较多的氯，因此具有诸多特性：阻燃自熄，防霉；耐水、盐、酸、碱，防腐蚀性能良好；涂膜不耐高温，受热后易析出氯化氢气体而降解，性能变坏，故使用温度受到限制，一般不超过60℃；挥发型含氯涂料，干燥迅速，能在低温下成膜，这种涂料不耐有机溶剂；交联固化型含氯涂料，固化成膜随具体的树脂结构，固化成膜的速率则随具体的树脂结构、固化剂及施工条件而定。

2.6.4.1　氯化橡胶涂料

氯化橡胶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有3.5个氯原子。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。

厚浆型氯化橡胶涂料的出现，加上无气喷涂技术的使用，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漆、氯化橡胶铝粉防锈漆、氯化橡胶云铁防锈漆和氯化橡胶面漆（氯化橡胶面漆近来已经由丙烯酸面漆所替代），可以用于各种大气环境下以及水下环境等，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，氯化橡胶涂料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。氯化橡胶涂料使用的优缺点见表2-10。

由于氯化橡胶是将橡胶在CCl₄中通氯后再在水中析出，其成品往往残留较多的四氯化碳，污染大气，目前受到各国的环保限制。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年起开始关闭以四氯化碳生产氯化橡胶的装置，以水相悬浮法、非四氯化碳溶剂法等新技术替代。

GB/T 25263—2010《氯化橡胶防腐涂料》规定的技术性能指标见表2-11。

2.6.4.2　过氯乙烯（CPVC）

将氯乙烯溶解于氯苯中，再通氯，含氯量50%以上。经过深度氯化，氯的质量分数可以达到73%。氯化后的过氯乙烯热稳定性和阻燃性都得到了提高。过氯乙烯漆耐化学性良好，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。过氯乙烯漆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。过氯乙烯漆曾经是机械产品上面的主要使用涂料品种。由于过氯乙烯漆固体分含量很低，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。

2.6.4.3　氯磺化聚乙烯（SCPE）

氯磺化聚乙烯是聚乙烯的衍生物，是一种橡胶类聚合物，它与普通合成橡胶在结构上有很大差异。聚磺化聚乙烯是氯气和二氧化硫混合气体对聚乙烯进行氯化和磺化而制得的。具有耐臭氧、耐候性和抗老化性能。耐酸碱性优良，物理机械性能良好，耐水耐油性好；抗寒耐湿热，在-40℃时还能保持一定的屈挠性能，但是在-56℃时发脆；耐化学品性能优于同类的氯丁橡胶。

氯磺化聚乙烯的固体分低，在30%以内，单道成膜低，只有10～20μm，须多道施工才能达到规定膜厚。由于含大量的溶剂，不符合环保型涂料发展的方向。用环氧树脂和聚氨酯树脂对氯磺化聚乙烯进行改性的涂料产品，在一定程度上改善了固体含量低、涂刷道数多的缺陷。

2.6.4.4　高氯化聚乙烯（HCPE）

氯化聚乙烯（CPE）和高氯化聚乙烯（HCPE）树脂的开发始于20世纪60年代，当时采用溶剂法进行氯化，现在的水相悬浮深度氯化法已经成熟，开发出了不同分子量、不同含氯量的系列产品。经高度氯化而制得的HCPE树脂，含氯量超过60%，与氯化橡胶有着相似的性能，具有优异的耐水性、耐油性，耐候性良好，附着力强，单组分施工方便。可以在低温下（-15℃）施工作业，能在-20～100℃的环境下使用。阻燃性和防霉性十分好。HCPE树脂易溶于芳烃，涂料中最常用的二甲苯是其良溶剂。由于HCPE树脂较脆，通常加入氯化石蜡或邻苯二甲酸酯作为增塑剂。

HG/T 4338—2012《高氯化聚乙烯防腐涂料》规定了底漆和面漆两类，其性能要求见表2-12。

2.6.4.5　氯醚

氯醚（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。

氯醚树脂呈粉末状颗粒。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。

共聚单体乙烯基异丁基醚的内增塑作用强，因而在配制涂料时不必加入常用的增塑剂，这样就避免了增塑剂在涂层使用过程中渗出的老化现象。氯醚涂料为单组分挥发性涂料，能用于钢材、铝、塑料、木材和混凝土表面。氯醚涂料耐化工气老化，优于氯化橡胶和氯磺化聚乙烯涂料。

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，用以制备耐化学品腐蚀防腐涂料，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。

中黏度氯醚树脂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涂料，由于氯醚具有不含可皂化的酯键，所结合的氯原子十分稳定，因此涂膜具有良好的耐水、耐化学品腐蚀性能。

HG/T 4568—2013《氯醚防腐涂料》规定的底漆、中间漆和面漆的性能要求见表2-13。

2.6.5　丙烯酸涂料

涂料用丙烯酸树脂通常由丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸酯，以及以苯乙烯为主的乙烯系单体共聚而成。丙烯酸树脂的主链是碳-碳键，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物理机械性能、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，以及可用来对醇酸树脂、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。

丙烯酸树脂涂料有两类，热塑性和热固性。

热塑性丙烯酸树脂的大分子链节上不含可参与交联反应的活性基团，易溶解熔融。用作面漆，具有优异的保色保光性能，树脂水白，透明度高，在紫外线照射下不易褪光及变色，户外耐久性远较醇酸和乙烯类涂料要好。漆膜光亮丰满，耐酸耐碱性和耐腐蚀性好。其缺点是对温度敏感，遇热易软化发黏，打磨时会粘砂纸。近年来，随着氯化橡胶的生产得到一定的限制，丙烯酸树脂涂料因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，现在所使用的面漆已经完全是热塑性自干型丙烯酸面漆。

含官能基的丙烯酸树脂分为两类。自交联型丙烯酸聚合物大分子中含有两个以上的活性官能团，在热或者催化剂的作用下，相互间发生交联反应形成网络结构。反应型丙烯酸聚合物中的官能团，要在其他具有两个以上活性基团交联剂的存在下参与交联反应，一般含有氨基、羧基、羟基、环氧基、酰氨基以及异氰酸酯基等。

羟基丙烯酸树脂，俗称羟丙，是重防腐蚀涂料中应用最为广泛的树脂。羟基含量对漆膜除了柔韧性有较为负面的影响外，其他如铅笔硬度、附着力、冲击性、耐磨性、耐水性等均有良好的趋势。

苯乙烯单体在羟基丙烯酸树脂中因为价格低廉而多被采用，但是对漆膜的耐候性能会有一定影响，不过同时它对提高漆膜的硬度、光泽，降低成品黏度有一定好处。

通常丙烯酸类树脂的玻璃化温度在0～20℃，羟基含量在2.5%～3.5%，分子量为10000～15000时，这类丙烯酸树脂与异氰酸酯交联后，可以获得较为理想的综合性能。以丙烯酸多元醇作为甲组分，缩二脲、HDI三聚体等多异氰酸酯为乙组分的丙烯酸聚氨酯涂料是一种高装饰性、高耐候性的保护面漆，在沿海地区、工业地区广泛应用。

2.6.6　有机硅树脂涂料

有机硅高聚物简称有机硅，以Si—O键为主链，因此有着很好的耐热性。对于silicone一词，也有翻译成硅酮的。有机硅高聚物有硅树脂、硅橡胶和硅油三种类型。用于涂料的有机硅高聚物主要是有机硅树脂及有机硅改性树脂。

有机硅树脂一般以甲基氯硅烷单体或苯基氯硅烷单体经过水解、浓缩、缩聚等步骤来制备。

有机硅树脂涂料具有优良的耐热性、电绝缘性、耐高低温、耐晕、耐潮湿和抗水性；对臭氧、紫外线和大气的稳定性良好，对一般化学药品的抵抗力也很好。

有机硅树脂有着优良的突出的耐热性，因此有机硅以及有机硅改性涂料在耐高温涂料中有着重要的地位。

有机硅耐热涂料可以在常温下干燥，但是实际上这是一种“假干”，在使用中需要借助物件的高温状态进行固化，通常在150～250℃下需要2h的高温固化。

纯硅树脂在高温下不易分解、变色或炭化，但是与普通的有机树脂相比，纯硅树脂与金属、塑料、橡胶等基材的黏结性差。有机硅改性的有机树脂可以提高有机树脂的耐热性、耐候性、耐臭氧和耐紫外线的能力，而且还可以改善硅树脂的黏结性。因此，用有机硅改性树脂制备的涂料具有优良的保光性和抗颜料粉化性。

有机硅树脂改性的方法有两种，物理方法和化学方法。

物理方法，即冷并法，以有机树脂及与其混溶性好的有机硅树脂冷并混合均匀而成，有机硅树脂的用量为30%左右。方法简单，但是效果不如化学方法改性的好。

化学方法是以有机树脂的活性基团，如羟基、不饱和烃基等，和适当的有机硅低聚物中的羟基、烷氧基（主要是甲氧基、乙氧基），不饱和烃基进行缩聚或聚合反应，制成有机硅改性树脂。

有机硅改性醇酸树脂涂料有机硅含量达20%～30%，漆膜的耐候性可以提高50%以上，保光性和保色性增加两倍，抗粉化性能等比未改性的醇酸树脂涂料有很大的提高。

有机硅改性环氧树脂涂料，可以用胺类固化剂在常温下固化；如果使用低分子聚酰胺树脂固化，可以进一步提高漆膜的附着力和柔韧性。

环氧改性有机硅，是将有机硅树脂与低分子量的环氧树脂进行酯交换反应制得的，有机硅含量在50%～70%之间。加入云铁、硅酸盐类耐热颜填料、膨润土、硅烷偶联剂等，可以制得环氧改性有机硅涂料，耐海水，耐300℃至室温的冷热循环，附着力和柔韧性优良。

有机硅改性丙烯酸涂料比未改性的丙烯酸涂料有着更为优良的耐候性、保光性和抗粉化性，广泛用于彩钢板（卷材）上面。

有机硅改性的含有活性羟基聚酯和聚氨酯预聚物合用的双组分聚氨酯涂料，能在常温下固化，提高其耐热性和耐候性。

2.6.7　环氧树脂涂料

环氧树脂最早在1938年由瑞士人Pierre Castan合成，1939年美国人Sylvan O.Greenlee也合成了环氧树脂。中国于1956年开始研制环氧树脂，并于1958年试产成功。到如今，环氧树脂产量不断发展，质量不断提高，新品种不断出现。用于涂料工业的环氧树脂占其总量的一半之多。

含有环氧基的化合物，统称为环氧化合物。环氧树脂是在环氧化合物的分子结构中含有两个或两个以上的环氧基的一类高聚物的总称。

用于防腐蚀涂料的环氧树脂主要有双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛环氧树脂。

双酚A环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠的催化下聚合而成，是应用最广泛的环氧树脂，也是许多特种树脂的生产原料。

双酚F与环氧氯丙烷聚合可以制得双酚F型环氧树脂。双酚F环氧树脂的黏度比双酚A环氧树脂的低。

酚醛与环氧氯丙烷反应生成的酚醛环氧树脂比双酚A环氧树脂含有更多的环氧基，固化后树脂的结构较为紧密，因此酚醛环氧树脂涂料比双酚A环氧树脂涂料有更好的耐化学介质性能。

环氧树脂涂料要使用固化剂才能固化成膜，环氧树脂中可反应官能团主要是环氧基和羟基。

环氧树脂的固化剂大约有300多种，常用的也有40多种，防腐蚀环氧树脂涂料中最常用固化剂类别有聚酰胺、胺和胺加成物、异氰酯固化剂。

聚酰胺固化剂对各种基材的附着力良好，有着很大的抗剥离强度，涂膜韧性好。传统的聚酰胺固化剂与环氧树脂的混溶性较差，配制的涂料常需要一定的诱导期才能进行施工。改性聚酰胺固化剂改善了与环氧组分的混溶性，不需要诱导期，并且黏度低，可以用于高固体分环氧涂料。

胺类固化剂中，脂肪族胺固化剂易于和环氧树脂混合，操作方便，可以在室温下固化。但是，这类固化剂的毒性较大，比如乙二胺的动物急性中毒半数致死量LD₅₀为620mg/kg，蒸气压高达146.5Pa，施工人员极易因吸入乙二胺而引起皮肤过敏、头昏胸闷等神经系统疾病和肝病，严重者甚至会引起急性中毒或死亡。芳香胺的间苯二甲胺具有部分脂肪族结构特点，为液态，其他在室温下均为固态，与树脂混合不便。除间苯二甲胺外，固化速率均较慢，主要用于加热固化工艺。脂环族胺在室温下为液态而且黏度较低，适用于高固体和无溶剂涂料，固化物色泽浅，涂膜光泽好。与聚酰胺固化剂比，脂环族胺固化剂耐化学性好，不会泛白，无须诱导期，加入促进剂后可以在室温下固化。

聚胺加成物由相对低分子量的环氧树脂与过量的典型聚胺，如二亚乙基三胺，进行反应而制得。它降低了挥发性以及低分子量胺的安全危害。胺加成物固化剂自由单体很少，胺发白或胺向表面迁移的倾向性很小。聚胺加成物固化剂可以用脂肪族或芳香胺固化剂制成（脂肪族固化剂是开放链的化学结构，芳香胺固化剂含有苯环）。脂肪族胺加成物固化的涂料要求有着10～15℃的固化温度，芳香胺加成物固化剂可以在0～5℃时固化。

腰果酚（phenalkamine）固化剂，以腰果油为主要原料，是带有脂肪族侧链的芳香族化合物。以带有不饱和双键的碳15直链取代酚为基础，通过反应引入的多元氨基与相邻的弱酸性酚羟基是环氧树脂固化反应的催化剂，从而使这种体系在低温下也能快速固化，同时极性的羟基增加固化剂的极性，从而增强对底材的润湿性和附着力。与脂肪族的聚酰胺相比，苯环结构与双酚A环氧树脂有着更好的相容性，从而进一步降低体系的黏度和涂层的整体强度。这种固化剂固化的涂料有着很好的表面润湿性和渗透性，可以用于低表面处理级别的钢材表面，还能用于带湿表面，因此可以用在重防腐维修涂料方面。通常它们可以在低温到0℃的情况下进行固化。该类固化剂固化的涂料有着很好的耐溶剂性能、柔韧性和附着力。

多异氰酸酯固化剂可以与环氧树脂上的羟基起反应，由于其活性高，易在低温下进行反应，特别适用于0℃以下的固化。因此，它可以用于低温固化环氧煤沥青涂料。

环氧树脂涂料的主要特性如下：

①优异的附着力。环氧树脂的分子结构中有着强极性的醚键和羟基，使环氧树脂与基材表面，特别是金属表面间产生很强的黏结力，与其他材料，比如混凝土、木材等表面也有优良的附着力。

②良好的耐化学品性能。环氧树脂在固化后，涂膜分子量中含有双酚A链段（两个苯环和一个亚丙基，共15个碳原子的羟基），分子结构较为紧密，因此对化学介质有着较好的稳定性，特别是耐碱和耐盐水性能好。

③粉化性双酚A环氧树脂中含有芳香醚键，因此在阳光下受紫外线的照射容易降解断链，涂膜就容易失光和粉化。环氧涂料的粉化只是影响它的外观，对整体的防腐蚀性能并不会产生很大的影响。而且，有些涂料在老化后体现出来的是龟裂，相对于这种现象来说，粉化当然是轻微的缺陷。

④温度依赖性。环氧树脂的固化有着温度的依赖性，通常低于5℃就会停止固化，因此一般环氧涂料建议在10℃以上施工，能获得较好的施工和固化温度。在25℃时，环氧树脂的固化为7天。

⑤最大重涂间隔的限制。环氧树脂在完全固化后，漆膜坚硬光滑，后道漆的附着力会受到影响，因此建议必须在规定的涂装间隔内进行下道漆的施工。为了改善这一问题，可以使用含有云母氧化铁的环氧涂料，表面比较粗糙，从而有利于后道漆的附着。有些涂料商可以提供没有最大重涂间隔的环氧涂料产品，但是同时它的耐化学品性能也会下降。

双酚A环氧树脂与脂肪酸反应，生成环氧酯树脂，可以制成单包装涂料。选用干性油脂脂肪酸如亚麻油酸、桐油酸等可以制成常温下干燥的产品。不干性油脂肪酸，如椰子油等能制造烘干型产品。

环氧酯因含脂肪酸的量不同，可以分为短油度、中油度和长油度。环氧酯的油度越长，溶解性越好。长油度环氧酯可以用200^#溶剂汽油等脂肪烃溶剂溶解，中油度环氧酯可以用二甲苯等芳烃溶剂溶解，短油度的环氧酯要用类似于环氧树脂的溶剂二甲苯与正丁醇的混合溶剂来溶解。

中长油度的干性脂肪酸环氧酯涂料为常温干燥型，其保色性和耐候性接近于长油度醇酸树脂涂料，而耐化学品性能与桐油酚醛涂料相近。烘干型环氧酯涂料为短油度环氧酯，可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很好，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。环氧酯涂料有酯基，所以耐碱性不好，但强于醇酸树脂涂料的耐碱性。

HG/T 4340—2012《环氧云铁中间漆》规定了用于防腐涂层中的含云母氧化铁的中间涂层的技术要求，见表2-14。

HG/T 4564—2013《低表面处理容忍性环氧涂料》，用于非理想状态表面（包括不能彻底除锈、高压水喷射、喷湿砂或附着良好的旧漆膜等表面）时，尚能保持较好的性能，性能要求见表2-15。

HG/T 2239—2012环氧酯底漆，规定了用于金属底材打底防锈的环氧酯底漆的技术要求，见表2-16。

2.6.8　聚氨酯涂料

聚氨酯树脂是由多异氰酸酯与多元醇聚合成，在分子结构中含氨基甲酸酯重链的高分子化合物，故称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。它是在20世纪30年代初期由德国的拜耳（Otto Bayer）等人首先发明的，到了50年代，聚氨酯树脂开始在涂料工业中得到应用。

聚氨酯分子中存在的—NCO有着很高的反应活性，因此，聚氨酯漆既可以高温固化，又可以在低温下施工，如聚氨酯涂料在0℃以下时也能正常固化，而环氧树脂则在10℃以下时难以固化。

聚氨酯涂料可以分为单组分和双组分两大类。

单组分聚氨酯涂料包括氨酯油、氨酯醇酸树脂、湿固化聚氨酯、封闭型聚氨酯、聚氨酯分散体系等。

氨酯油和氨酯醇酸树脂比通常的醇酸树脂涂料有更好的耐碱性和耐水性，并且具有很好的耐磨性。

湿固化聚氨酯涂料含有—NCO端基，在环境湿度下与空气中的水分反应生成脲键固化成膜。它既有聚氨酯涂料的优良性能，特别是耐磨性非常好，又有单罐装涂料施工方便的特点。湿固化聚氨酯涂料的干燥速率受温度的影响较大，温度太低干得慢。成膜时生成脲键，会产生很多CO₂，R—NCO+H₂R—NH₂+CO₂，所以漆膜不宜涂得太厚。

HG/T 2240—2012《潮（湿）气固化聚氨酯涂料（单组分）》，用于金属涂料产品的性能要求见表2-17。

封闭型聚氨酯涂料的成膜物质由多异氰酸酯及多羟基树脂两部分组成，其中异氰酸酯被苯酚或其他单官能的含活泼氢原子的物质所封闭，因此两部分可以合装而不反应，储存稳定性好。施工时需要高温烘烤，封闭剂在烘烤后挥发。

分散型聚氨酯涂料主要是在分子链上引入极性基团或亲水基团，以形成稳定的高分子量树脂水分散体系。

双组分聚氨酯涂料，带—NCO基异氰酸酯组分和带—OH的羟基组分，按比例混合反应而生成聚氨酯涂料。为了促进涂膜快干，常在羟基组分中加入少量催化剂。

以芳香族异氰酸酯TDI为原料的聚氨酯涂料价格较低，综合性能好，但是涂膜受太阳光照射后泛黄严重，易失光，耐候性较差，所以经常用于底漆、中间漆，或者应用于室内使用的深色漆。泛黄主要是因为氨酯键受紫外线照射后分解生成胺，胺再氧化，所以涂膜会泛黄。

脂肪族异氰酸酯，如以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为原料的聚氨酯涂料有突出的耐候性和保色保光性，具有很好的装饰性，用于制备要求有很好户外耐候性和装饰性好的面漆。它们不泛黄的主要原因是氨酯键生成的脂肪胺不易被氧化，也没有苯环的共轭作用。

在—NCO/—OH型双组分聚氨酯涂料中，常用的多羟基树脂有聚酯、丙烯酸树脂、聚醚、环氧树脂、蓖麻油及其加工产品等。

聚酯聚氨酯涂料漆膜交联密度高，漆膜坚硬光亮，耐化学品、耐溶剂性能好，耐候性好、耐热性好。

聚醚聚氨酯涂料耐碱性、耐寒性、柔韧性优良，可以用于防腐蚀涂料和混凝土表面涂料。由于醚键的存在，在紫外线的照射下，漆膜易分解倒光粉化，所以只适宜用于户内。

含羟基丙烯酸酯与脂肪族多异氰酸酯如HDI三聚体反应而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，是目前在重防腐涂装体系中的首选面漆。

2.6.9　氟树脂涂料

溶剂型可以常温施工的氟树脂面漆，以FEVE聚合物为树脂，耐候性能远远超过了丙烯酸聚氨酯面漆。主要应用于强腐蚀性环境、高装饰性要求的钢结构表面，或者不易进行维修的重要钢结构表面。采用氟树脂面漆进行防护的重点工程有杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥、国家体育馆“鸟巢”等。

FEVE树脂由三氟（四氟）乙烯单体和乙烯基乙醚（酯）单体交替连接构成，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。FEVE树脂分子结构如图2-6所示。

氟原子具有最高的电负性（4.0），有除了氢原子外的最小原子半径（0.135nm），氟原子取代了氢原子，它和碳原子形成的C—F键极短，键能高达451～485kJ/mol，高于Si—O键键能422kJ/mol，C—H键键能410kJ/mol，C—C键键能368kJ/mol，因此分子结构极为稳定。高键能是氟树脂用作高耐候性涂料的基础。由于C—F原子是由比紫外线能量大的键合强度连接的，阳光中的紫外线波长为220～400nm，200nm的光子能量为544kJ/mol，只有小于220nm的光子才能使氟聚物C—F键破坏，因此紫外线对氟聚合物没有任何影响，这显示了氟聚合物的高耐候性。

氟聚合物具有极高的化学稳定性，电负性最高，原子半径小，C—F键键能大，碳链上的氟原子排斥力大，碳链呈螺旋状结构且被氟原子所包围，这种屏蔽作用决定了氟聚合物极高的化学稳定性。

在重防腐涂料中主要的氟树脂涂料是由含氟烯烃FEVE缩二脲多异氰酸酯或HDI三聚体制备的含氟聚氨酯涂料。FEVE树脂分子结构中含氟量是影响树脂性能也即影响涂层性能的一个最为重要的因素。不同的规范对含氟量有不同的要求，HG/T 3792—2014《交联型氟树脂涂料》规定为大于等于18%。JT/T 722—2008交通部公路桥梁防腐蚀规范要求为22%～24%。

高键能的C—F键为含氟聚氨酯涂料提供化学惰性涂膜，并有很好的抗紫外线光解性，耐候性超过了丙烯酸聚氨酯涂料。经过充分的固化，含氟聚氨酯涂料具有优异的耐化学品及耐溶剂性能。致密的分子结构决定了它的涂膜坚硬、表面能低、手感光滑，耐沾污性好，与聚氨酯涂料相比，表面附着物更易于用水冲洗或用稀释剂擦洗干净。

HG/T 3792—2014《交联型氟碳树脂涂料》，适用于以含反应官能团的氟树脂为主要成膜物，以脂肪族多异氰酸酯为固化剂的双组分常温固化型建筑外墙（Ⅰ型）、混凝土表面（Ⅱ型）和金属表面用面漆（Ⅲ型），也适用于以含有反应性能官能团的氟树脂为主要成膜物，以氨基树脂或封闭型脂肪族多异氰酸酯树脂为交联剂的单组分烘烤固化型金属表面用面漆。混凝土设施和钢结构等金属表面用氟树脂技术要求见表2-18。

2.6.10　聚硅氧烷涂料

聚硅氧烷是一类以重复的Si—O键为主链结构，Si原子上连接有机基团的有机/无机杂化聚合物。具有突出的耐紫外线、耐高低温、抗氧化和耐腐蚀特性。主链上重复Si—O结构，Si—O—Si的键能为446kJ/mol，C—C键能为358kJ/mol。具有更加优异的耐候性和耐热性。Si—OR具有约50%的离子特性，易水解（酸碱条件下更容易发生）。在微量的水分存在下容易发生水解并缩合交联，形成致密的涂层。每个Si原子与2～4个氧原子相连，与C—C键相比，更不易被氧化降解。

与脂肪族聚氨酯涂料和氟碳涂料相比，聚硅氧烷涂料具有更加优异的保光保色性能，并且更加安全、健康和环保，是新一代重防腐涂料。

聚硅氧烷中间体具有高固体份低黏度的特点，配制的涂料也具有高固低黏的特点，VOC含量极低。符合当前所有的排放法规。固化方式为湿固化，温度和相对湿度影响固化速率。活性官能团含量极高，可形成致密的聚合结构。不使用异氰酸酯固化剂，无毒环保。

充分交联的聚硅氧烷太脆，力学性能较差，可采用有机树脂改性以增加其柔韧性、耐冲击性等力学性能。可通过调整有机树脂的种类及用量平衡涂层的综合性能，主要有环氧改性和丙烯酸改性两大类。

环氧和聚硅氧烷互相结合而产生了新型环氧聚硅氧烷复合聚合物，其独特的物理性质使其可用于防腐蚀涂料工业中的耐久性树脂，从而产生了新型的有机聚合物改性的聚硅氧烷涂料，即环氧聚硅氧烷涂料。它于1994年在美国正式推向市场，投入实际应用。不同类型的环氧树脂以及硅氧烷反应基团提供了特定的涂料性能，包括耐腐蚀性能，光泽和颜色的保持性，耐久性，良好的成膜性能以及溶剂挥发控制等。所以除了应用于重防腐体系中的面漆外，新型的环氧酚醛聚硅氧烷涂料也用于储罐内壁涂料和混凝土地坪涂料等。

丙烯酸聚硅氧烷涂料主要用作重防腐涂料体系中的面漆涂层，现在已经成熟应用于海洋平台、船舶、桥梁、储罐等重防腐领域。丙烯酸聚硅氧烷涂料目前在市场上有单组分和双组分包装两种。单组分的丙烯酸聚硅氧烷涂料的体积固体分只有55%，单道施工干膜厚度为50～75μm。它的固化机理是依靠空气中的水汽进行反应固化。

有机聚合物改性的聚硅氧烷涂料是重防腐蚀涂料技术的新突破。这种新型的有机-无机复合聚合物涂料作为空气温度下进行干燥固化的工业防腐涂料，它所具备的优异性能，不是环氧涂料和聚氨酯涂料所能达到和比拟的。在环保方面，聚硅氧烷涂料体积固体分在70%以上，最高达90%，VOC含量极低，符合现行的以及正在制订和修订中的所有VOC法规规范。以丙烯酸聚硅氧烷涂料为代表的产品，提供了优异的光泽颜色保持性和优良的耐腐蚀性能。它改变了传统的防腐蚀涂料系统设计思路和施工程序，带来了实际施工费用的大幅度降低。在长期的使用过程中，它能更好地体现出优异性能，减少大量的维修保养费用。表2-19为HG/T 4755—2014《聚硅氧烷涂料》的性能要求。

HG/T 4755—2014《聚硅氧烷涂料》，适用于以含反应性官能团的聚硅氧烷树脂为主要成膜物，非多异氰酸酯固化的常温固化型钢结构表面用高耐久性面漆。

该标准中首次明确了重金属含量的要求，铅、镉和汞的测试按GB 24408—2009附录D的规定执行，六价铬的测试按附录E的规定执行。

标准中附录A介绍关于硅氧键含量的测定方法，先用离心机分离出清液部分，溶剂挥发后，粉碎成粉末，经梯度灰化除去有机物，灰分即为二氧化硅，由灰分质量计算出硅氧键含量。

ISO 12944-5：2009将聚硅氧烷涂料列入标准规范，推荐用于C5-I 和C5-M的腐蚀环境。在我国，采用聚硅氧烷防护涂料的著名工程有北京T3航站楼、国家游泳馆水立方、重庆朝天门大桥（图2-7）、广州白云国际机场、广州新电视塔等。

2.6.11　聚脲弹性体涂料

聚脲弹性体（polyurea）是异氰酸酯（isocyanate）与胺（amine）相反应而合成的。聚氨酯（polyurethane）由异氰酸酯与羟基（hydroxyl）合成而成。

聚氨酯反应

R—NCO+R¹—OHRNHCOOR¹

聚脲反应

R—NCO+R¹—NH₂RNHCONHR¹

聚脲弹性体中，液态胺扩链剂中最常用的是二乙基甲苯二胺（diethylmethyl benzene diamine），这是一种芳香族伯胺，化学活性高，与异氰酸酯的反应速率极快；如果采用的胺扩链剂为化学活性较低的仲胺或位阻型伯胺，能降低反应速率，延长凝胶时间。

聚脲弹性体是保护钢铁构件和混凝土防湿、耐磨及防腐蚀的理想材料，性能如下：

①固化速度快：在垂直面不会产生流挂，交联速度在2～6s，6～9s可以达到不粘手的程度，30～60s就可以行走，30min即可以投入使用。

②对温度和湿度不敏感：高湿度和低温对聚脲弹性体的涂层性能的影响相当小。

③100%的固体分含量：双组分涂料，单道涂层系统，喷涂一次就可以达到相当厚的涂层（2000μm以上），不含溶剂，零VOC。

④突出的物理性能：拉力强度14～21MPa，拉伸240%～520%之间。

⑤优异的耐化学品性，可以耐多种化学介质的浸泡。

⑥耐热性能：热稳定性达177℃（350℉）。

⑦与颜料的相容性好：可以进行颜色的调节。

⑧配方可调整性：从软到硬的各种聚合体涂层。

⑨可以增强：在喷涂过程中可以加入玻璃纤维进行增强。

聚脲弹性体与一般的涂料在施工方式上有着很大的不同，由于它的固化速度极快，因此要求使用专用施工设备，包括物料输送系统、计量系统、混合系统、雾化系统和清洗系统。

聚脲弹性体产品防水耐磨材料、防滑铺地材料、阻燃装饰材料、道具保护材料、耐磨衬里材料等系列产品，广泛应用于船舶甲板、直升机平台、石油化工、水库、污水处理、高速铁路等行业。

HG/T 3831—2006喷涂聚脲防护材料的标准适用于以端异氰酸酯基半预聚体、端氨基聚醚和胺扩链剂为基料，经高温高压撞击式混合设备喷涂而成的聚脲防护材料。按材料的软硬度分为弹性材料和刚性材料两大类，其中弹性材料又分为通用型和防水型。其性能要求见表2-20。