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作者 ：吴宗汉 朱方明 ( 湖南中科本安新材料有限公司，长沙 ) l 引言 金属材料受周围环境介质的化学或电化学作用均会产生腐蚀。这种腐蚀破坏对国民经济造成巨大的损失。据报道，美国每年因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的 4 ． 2 ％ 。我国每年因金属腐蚀造成的损失约 300 亿元，其中 80 ％是钢铁腐蚀：因此，金属，尤其是钢铁的防腐蚀是世界各国面临的共同课题。钢铁防腐蚀的方法很多，但最简单的就是涂料保护法。为区别一般软膜防锈油，在石油化工行业常将这种防锈涂料称作硬膜防锈涂料或硬膜防锈油 。 2 硬膜防锈涂料的特点 为便于观察钢管、钢材等金属材料经储运后的锈蚀情况，防锈涂料必须是透明无色，即防锈清漆。为适应生产线上叠放、包扎，涂膜必须常温快干 ( 表干不大于 30 min) ，不易流挂，不易粘连。 金属材料要经过长途运输，特别是海上运输，因裸露在外，涂膜除要求一定的物理机械性能 ( 如附着力、耐腐蚀性 ) 之外，更要求有较好的耐盐雾、耐温热、耐候等性能。涂料的贮存稳定性至少半年以上。 基于上述特点，该涂料不宜添加任何防锈、防腐蚀颜填料，而又要达到特定的防锈、防腐蚀要求，亦是一 种特种防锈涂料。 3 硬膜防锈涂料的组成 硬膜防锈涂料一般由成膜物、油溶性防锈剂、助剂及溶剂等组成。 3 ． 1 成膜物 成膜物应具备外观透明、成膜快干、黏结性好、不易回黏、耐水、耐腐蚀、耐候性较好的特点。 挥发性成膜物：如酚醛树脂、石油树脂、过氯乙烯树脂、氯化橡胶等。 氧化性成膜物：如改性醇酸树脂、环氧酯、氨酯油等。这里要说明的是一般醇酸树脂性能不佳。国外报 道采用的是改性聚酯 。改性后形成极性缓蚀基团，可 增加成膜物在金属表面的吸附力，又可使成膜物更具屏蔽性及缓蚀性，且有助于增加表面吸附膜的厚度及牢固度。 光固化成膜物：活性单体与光固化剂组成物。使用这类成膜物的涂料要求配备具有光固化装置的专用生产线，加之价格偏高，尚在推广应用中。 双组分常温固化成膜物：如环氧树脂与固化剂，双组分聚氨酯等。由于施工线上喷漆室喷涂后流下的漆液需回收利用，而这类成膜物混合后有使用时限性，因 此较少采用。 某些防锈剂可兼作成膜物：如氧化石油酯钡皂、司本— 80 、二壬基萘磺酸钡等，可以部分拼用，但因相对分子质量小、成膜较薄，不宜单独使用。 由于该防锈涂料不含防锈颜填料，因此成膜物是影响其防锈性能的关键因素。为兼顾多种成膜物性能的互补性和成膜物的性价比，一般将挥发性成膜物与氧化性成膜物按一定比例混拼使用。但各类树脂结构的差异，如极性的大小、氢键的强弱等都会影响到树脂之间的混容性和稳定性。氯化橡胶与醇酸树脂或环氧酯的混拼就会遇到这类问题，必须经过反复选择试验。并要观察贮存稳定性。常温贮存半年以上，加速贮存 ( 60 ℃ )1 月以上，不产生浑浊和胶冻为宜。 3 ． 2 油溶性防锈剂 油溶性防锈剂大都是含有非极性基团和极性基团 的有机化合物，可溶于矿物油及油溶性成膜物中，能大大提高涂膜保护金属、抵抗大气腐蚀的性能，从而增强对金属的防锈作用。油溶性防锈剂分子碳氢链的长短及所带侧基链的长短、形状及其数量，对油溶性、吸附性、成膜厚度等均有影响，这些性能又与防锈添加剂的防锈性直接相关。 油溶性防锈剂的种类很多。按其极性基团的结构可分为羧酸及其皂类、酯类、胺类、磺酸盐类及磷酸酯类等。其选用原则应是：① 色浅、无臭、低泡；② 添加量少，溶解性好，化学反应性低；⑧无毒或微毒，使用安全、无公害、无腐蚀；④ 有较好的性价比。 几种常用的国产防锈剂的性能评价见表 1 。 表 1 几种国产常用防锈剂单独性能评定 根据以上选用原则和性能评价，曾选用南京产山梨醇单油酸酯 ( 司本— 80) 、无锡产石油磺酸钡 (T701) 、杭炼产精制石油的磺酸钡 (T701) 、南京产二壬基萘磺酸钡 (T705) 及南京产氧化石油酯钡皂 (T743) 等国产防锈剂进行溶剂油溶解性和成膜后的耐盐水性对比试验。从溶剂油溶解性试验来看， T705 最好，杭炼 T701 和司本— 80 较好一从耐盐水性试验来看，仍是 T705 最好， T701 较好。结合性价比综合考虑后，实际生产配方中将杭炼 T701 和 T705 复合使用许多应用实践证明，复合防锈剂比单一防锈剂具有更好的协同效应 。这是因为复合防锈剂呵在金属表面形成多元保护膜来解决原有保护膜安全性差、腐蚀电位分布不均等缺陷。它 们里哟利用2 种或 2 种以卜有机物协同作用促进界面的均匀程度一例如在百油磺酸钡中添加油酸二乙醇酰胺，添加剂使溶液中形成的胶 束越松散越易向金属表面扩散和均匀分布， 从而改善防锈效果。 3 ． 3 助剂 3 ． 3 ． 1 催干剂 成膜物中若采用改性醇酸树脂或环氧酯等氧化性树脂，则需添加催干剂以吸氧干燥 呵选用新型的全能代钴稀土催干剂可以达到用量少 干燥快、操作方便的要求。 3 ． 3 ． 2 其他助剂 该涂料表干较快，为避免产生气泡和流挂．影响成膜效果．可酌加消泡剂和流平剂 3 ． 4 溶剂 该涂料使用的溶剂，应对成膜剂、防锈剂等均有较好的溶解性；其次是挥发速度较快。利于快干：第三是价格合适、来源方便。 按照相似相容原则 I ，对于部分成膜物，如酚醛树脂、石油树脂和醇酸树脂可以使用 200 溶剂汽油或与二甲苯的混合物。而对于改性的醇酸树脂和氯化橡胶而言，则只能使用二甲苯或与醋酸丁酯类混合溶剂。但从现场施工线的安全角度考虑．应尽可能提高混合溶剂的闪点，可采用一些高闪点的溶剂，如 j 甲苯及高芳烃 ( 沸点 > 170 ℃ 、闪点 > 50 ℃ ） ，氯苯 ( 沸点 > 170 ℃ 、闪点 > 65 ℃ ) ，二丙酮醇 ( 沸点 > 168 ℃ 、闪点 67 ℃ ) ，醋酸乙酯 ( 沸点 > 164 ℃ 、闪点 59 ℃ ) 等。有些溶剂，闪点虽然较高，但沸点亦高，挥发性偏慢，如重芳烃就不一定合适。但是，恒沸混合物的闪点往往低于其中任一纯物质的闪点 。因此．一般不能使用混合溶剂来提高闪点。然而甲苯是一个例外，通过加氯化烃，其闪点可以升高 21 ℃ ，不过要特别注意的是如果加入二氯甲烷，则闪点是降低，而不是提高，仅在加入极少量二氯甲烷的情况下才能达到不可燃效果。通过测定二甲苯与极性溶剂混合后的溶液闪点得到如下结论：一是体系中加入少量的含羰基官能团的溶 剂，如酯、酮类，可降低闪点；用量较大时可提高闪点。二 是通过加入 4 ％丁醇或 8 ％异丁醇可以提高闪点。 4 硬膜防锈涂料的配方与指标 4 ． 1 配方 配方见表 2 。 表 2 硬膜防锈涂料的配方 4 ． 2 指标 硬膜防锈涂料的性能指标见表 3 ． 表 3 硬膜防锈涂料的指标 5 硬膜防锈涂料的施工 在钢管厂采用自动喷涂流水线对钢管进行喷涂施工，其工艺流程为： ① 喷涂室围绕钢管呈 120 ° 角，分 布有 3 个自动喷枪、均匀喷涂；②喷涂室底部有回收槽，回收漆液，留待拼用；⑧ 喷涂室上方有盛漆高位槽，冬天可以加热。 6 硬膜防锈涂料的发展 硬膜防锈涂料的发展方向应该是省能源、无污染。所以① 使用高固体分、低黏度的树脂、减少溶剂的污染。② 推广无溶剂涂料，如紫外光固化涂料；③实现水性化。选择防锈性能好的乳液或水性树脂，如室温自交联的乳液或树脂，同时配套好的水性防锈剂。④ 在施工线的改进上，可改为静电喷枪喷涂，以减少漆液损耗。另外，喷涂后再增加一道干燥工序，促进快干固化，这对于水性涂料的加速表干和充分交 联尤为重要。 7 结语 硬膜防锈涂料的生产满足了市场的需求，具有较好的技术性能和经济效益，可广泛用于黑色金属、有色金属和合金材料的防锈保护，特别是石油管、船舶管及型钢、板材等各种出口金属材料的防腐涂装。今后，应进一步开发新品种，改进施工线，向无溶剂和水性化方向发展。