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有机无机杂化涂料是由溶胶凝胶法制备的。Si、Zr、Ti的烷氧酸盐[最常用的是正硅酸乙酯(TEOS)，分子式Si(OCH2CH3)4]进行水解生成带羟基的细小无机颗粒，这些细小颗粒的粒径在1～100nm之间，在溶液中以胶体状态悬浮，所以称为溶胶。溶胶的羟基能和同一溶液中与之相混容的高分子树脂上的官能团在适当的条件下发生化学反应，形成化学交联，这就形成了有机无机杂化涂层。有机无机杂化涂料为金属防腐蚀开辟了一种新途径，这类涂料生产成本低，工艺简单，更重要的是不用毒性大的物质(如六价铬盐)，属于环境友好型涂料。目前这种涂层所能达到的防腐蚀性能已经远超过六价铬盐保护的水平，可以根据防腐要求来设计防腐蚀性能。

1.杂化涂层中的官能团

水透过漆膜时，能够置换钢铁表面上漆膜占据的一些位置，这时漆膜对钢铁表面呈现的是湿附着力。如果这种湿附着力小，就使漆膜从钢铁表面起泡脱落；如果这种湿附着力足够大，漆膜在钢铁表面不发生位移，就能够保护钢铁不受腐蚀，因此漆膜的防腐蚀首先要求有高水平的湿附着力。DuYJ，等[1]为筛选飞机上能使用的有机无机杂化涂料，研究了大量杂化涂料，发现了它们共同的特征：在80℃下进行固化，铝合金上所有杂化涂层都能通过湿附着力测试，而室温下固化，仅其中一部分杂化涂料形成的涂层能通过湿附着力测试，而且室温下固化的绝大多数杂化涂层都对水敏感。就金属防腐蚀而言，杂化涂料在较高温度下固化时，涂层的湿附着力好，涂层在腐蚀过程中不易脱落剥离。郑顺兴，等[2]研究了二氧化硅/酚醛树脂杂化材料中官能团的变化规律，发现在相同的固化条件下(120℃，2h)，杂化材料中羟基、醚键的含量比相应酚醛树脂中的含量高得多。正是因为杂化材料中羟基、醚键等极性基团的含量高，才能与金属表面形成极好的粘合性能，表现出很好的湿附着力。但在室温下固化，这些高含量的极性基团使杂化涂层对水敏感。当杂化涂层作底漆层的时候，涂层中未反应的官能团仍然能够与上层涂层中的官能团反应，能提高层间粘合力，形成无界面的层间附着，因此，杂化涂料特别适合作底漆。

2.杂化涂层的屏蔽性能

当杂化涂层完整时，决定其防腐蚀性能的关键是涂层的湿附着力和通透性。

杂化涂层在较高温度下固化时，涂层的湿附着力好，这样，涂层的防腐蚀性能就取决于其屏蔽性能。因此，所有能够提高杂化涂层屏蔽性能的因素都能提高防腐蚀性能。单纯的无机膜因在固化后有气孔、缺陷等，屏蔽性能不好，而在涂料成分中加入高分子树脂，就能够封闭气孔，修复无机涂层的缺陷，这样就大幅度提高了杂化涂层的屏蔽性能。SangSeok的实验[3]就很能说明无机涂层中引入有机组分的效果。他制备了三种溶胶：氢氧化铝溶胶、水解的GPS和氢氧化铝-GPS杂化溶胶，把它们分别浸涂到超声波清洗的镀锌钢板上进行加热固化。结果表明GPS与氢氧化铝以0.7∶1的物质的量比配成的溶液，在150℃下固化3h形成的涂层耐腐蚀性能最好，这种条件下形成的涂层具有致密交联的微结构。另外，从这个实验中也可以推论出，适当配比的有机无机组分可以使涂层的通透率达到最低。杂化涂层在高温下固化，能减少涂层的缺陷。把杂化涂层浸涂到不锈钢上，在300°C下固化30min，就能够形成相当致密、均匀、没有缺陷的涂层[4]。电沉积形成的漆膜比较致密，CastroY[5]比较了AISI304不锈钢浸涂和电沉积杂化涂层的防腐蚀性能。采用TEOS和甲基三乙氧基硅酸酯(MTES)产生硅溶胶，浸涂得到的最大无缺陷涂层厚度为3.5μm，而电沉积则能够得到12μm厚的涂层。在海水及1kg/mol的HCl溶液中采用动电位法(potentio2dynamic)和极化位阻(polarisationresistance)法测量涂层的耐腐蚀性能。这种杂化涂层不仅在海水中有极好的防腐蚀性能，而且在1kg/mol的HCl溶液中也表现出极好的防腐蚀性能。浸涂的不锈钢耐腐蚀性提高2个数量级，电泳沉积能提高4个数量级。原子力显微镜观察表明电泳沉积的涂层均匀且无缺陷。加入颜料能降低漆膜的渗透性，提高防腐蚀性能，因为氧和水分子不能穿过颜料颗粒，尤其是片状颜料，能像羽毛一样平行于涂层表面排列，能大幅度降低水和氧的透过率。在杂化涂料中加入3μm的玻璃鳞片颜料[6]或纳米级的蒙脱土(Cloisite15A)[7]，都能大幅度提高涂层的防腐蚀性能。颜料体积浓度(PVC)增加则透过性减少，但若PVC超过CPVC(临界颜料体积浓度)，漆膜中有空隙，则有利于水和氧透过漆膜，反而降低涂层的屏蔽性能。从杂化涂层的屏蔽性能上来看，采用有机无机组分适当配比、提高固化温度、电泳涂装和加入片状颜料都能够降低杂化涂层的通透性，从而提高防腐蚀性能。

3.缓蚀剂

在有些场合下，由于其他的设计要求，漆膜不能完全覆盖钢铁表面，而有的漆膜由于机械损伤或其他的因素，在使用期内漆膜会破裂，这种条件下最常用的技术是在漆膜中加入钝化颜料。钝化颜料在阳极区上使金属表面钝化，促进形成屏蔽层，这些颜料必须具有某种最低限度的水溶性。若水溶性太高，则颜料从漆膜中浸出太快，限制其防腐蚀的有效时间。要使颜料有效，则漆膜必须容许水透过以便溶解颜料。所以采用钝化颜料的涂料暴露于潮湿条件会导致起泡。铬酸盐颜料(如锌黄、四碱式锌黄和锶黄)作为钝化颜料被广泛应用。但是铬酸盐类毒性很高，易致癌，很多国家已被禁用。杂化涂料最初的研究就是提高涂层的防腐蚀性能以替代六价铬酸盐颜料，目前在该类涂料广泛采用有机缓蚀剂(如2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑)，即非离子型缓蚀剂。有机缓蚀剂在涂层发生吸氧腐蚀时，因为腐蚀电池的阴极产生OH-，使pH值大幅度上升，缓蚀剂溶解性提高，渗透到腐蚀区域自行修复缺陷，起缓蚀作用。为能起长效的保护作用，就要求无机缓蚀剂不能从漆膜浸出太快，有机缓蚀剂就不能从漆膜中挥发出来，否则，涂层的有效防腐蚀时间就太短。