采用涂料涂装对金属基体材料进行保护是一种较为有效的防腐蚀方式。但涂装前通常须对基体进行彻底的表面处理，而且表面处理的程度可直接影响涂装后涂层性能的展现，进而影响涂层的整体使用寿命。最常见的表面处理手段即为喷砂处理，一般防腐涂料的涂装处理要求为基材表面清洁度达到Sa2.5等级或以上，是较为彻底的表面处理。但在实际现场的涂料防腐涂装，尤其是已有设施设备的维修维护涂装，受制于施工条件等多种因素，其基材前处理等级经常达不到涂装所需的表面清洁度，故因此须选用适用于非理想处理表面涂装的涂料，即低表面处理涂料。

浅谈低表面处理涂料的现状及发展方向

    1、低表面处理涂料简述及作用机理

    低表面处理涂料(Surface-tolerant coatings)，是一种可在被涂装基材表面处理不彻底，有锈蚀、油污或者盐渍存在等情况下，涂装后涂层仍可保持良好性能的涂料。由于涂装表面有锈蚀等杂质的存在及涂装环境的不理想，则需要该类型的涂料首先具有优异的渗透性，确保可以润湿锈蚀层，与基材和不易清除的牢锈接触并附着，这样既可以保证与底材的结合强度，同时形成的涂层可对锈蚀层形成良好的包覆。其次，该型涂料需要具有优异的缓蚀性能，对铁锈起稳定或转化作用，进而有效防止已包覆完全的锈蚀继续扩散，同样对基材也可以起到缓蚀的作用。同时良好的屏蔽作用，也可有效阻止腐蚀介质的扩散，减缓锈蚀现象的发生及加剧。最后，由于基材表面的处理不彻底，有盐渍等杂质的存在，同时有些须涂装的基材在涂装前已涂装过，有不易清理的牢固旧涂层的存在，故需要低表面处理容忍性涂料具有一定的相容性，这在一些修复性的涂装上显得尤为重要。

    低表面处理涂料的基本原理即是采用渗透性较好的树脂为成膜物质，配合活性防锈颜料，对牢固锈层中的活泼反应基团钝化稳定，从而形成稳定致密的保护涂层。

    国内业界将常见的低表面涂料按照对作用机理的侧重点不同，大致可分为渗透型、锈稳定型、锈转化型和功能型等4类。其中：

    (1)渗透型涂料。该型是选用具有较强润湿渗透作用的树脂做为成膜物质，如油脂类、醇酸类等，配合相应的表面助剂、极性溶剂等进一步提高对基材锈蚀表面的渗透力，使涂层良好润湿渗透基材表面多孔的锈蚀，对锈蚀形成有效的分离和良好的包覆，进而形成致密的封闭涂层，有效隔绝金属基材及锈蚀与腐蚀介质的接触，阻止锈蚀的进一步蔓延。但渗透性涂料大都体积固体分较低，单道涂装的成膜厚度较薄，且VOC较大不利于大气环保。

    (2)锈稳定型的涂料。该型涂料则是利用涂层中活性颜料、缓蚀助剂等与锈蚀发生反应生成稳定的络合物，使其成为涂层中的一个组成部分。通常选用铬酸盐或者磷酸盐等活性防锈颜料，防锈颜料水解后则会形成相应铬酸根或磷酸根离子，与锈层内活泼的锈蚀产物形成稳定的杂多酸络合物，对锈蚀起稳定作用；同时对基材也具有钝化作用。经过钝化后的锈蚀产物被成膜物质包覆后，成为涂层的一个稳定的组成部分，锈蚀扩展速度得以有效的减缓。

    (3)锈转化型涂料。该型涂料通过在涂料中添加磷酸或者单宁酸等锈蚀转化剂，用酸性介质同活泼的锈蚀产物反应，转化为不溶的铁盐类惰性化合物，然后被耐酸的成膜物质封闭包覆，在涂层内部共同附着在基材表面。但该型涂料中酸性锈蚀转化剂的用量须适当，过量的酸性锈蚀转化剂会与金属基材发生反应，加剧基材的腐蚀，引起涂层较早的失效；若用量较少，则引起锈蚀转化效果不完全，残余的活性锈蚀物质会继续蔓延。

    (4)功能型涂料。该型涂料则是对上述3种作用机理的结合，对树脂进行改性，并对活性颜料进行优选，提高锈层和涂层之间的相容性，同时提高涂层的柔韧性和对未彻底处理基材的结合力；选用适当溶剂，提高对带油涂装基材和已有旧涂层的适应性；提高树脂的疏水性，提高涂料对潮湿环境涂装的适应性；降低涂层的表面张力，提高对锈蚀和基材的润湿。

浅谈低表面处理涂料的现状及发展方向

    2、低表面处理涂料的现状类型

    经过近些年的发展，已经有越来越多的涂料厂商生产低表面处理涂料，低表面处理涂料的类型也越来越丰富，按照成膜物质大致可分为如下几类：

    2.1环氧树脂类

    该类型的低表面处理涂料应用最为广泛，同时也占据了绝大多数的市场份额，其中大多数为高固体分厚浆类型。厚浆型的涂料选用低分子量液态环氧树脂，可对未彻底处理的基材表面良好填充，且有较高的交联密度形成致密涂层而具有良好的屏蔽作用；对环氧树脂进行改性，选择较强适应性的固化剂，可提高涂层对锈蚀表面和残余旧涂层表面的相容性和力学性能；选择适用的活性防锈颜料，提高对锈蚀稳定性能和基材的钝化作用，也可添加延展性颜料提高涂层的屏蔽作用。如国际厂商阿克苏诺贝尔的Interseal670HS、Jotun的Jotamastic87、PPG的Ameron400和Sigmacover620等大都属于此类型，国内的厂商如上海开林的H53-51和北京红狮的HD1500也属于此类。

    2.2聚氨酯类

    该型涂料主要以渗透-包覆-屏蔽为主要作用机理，同时对锈层钝化稳定。既有双组分室温反应固化类型也有单组分湿固化类型。双组分反应固化类型通常为底面合一的厚浆设计，一次成膜厚度较高，减少涂料种类和施工道数。美国RPM公司的Rust-Oleum9800即是一种可用于低表面处理的双组分固化厚浆聚氨酯涂料。单组分湿固化涂料多采用MDI和高分子量的TDI预聚物为成膜物质[5]，吸收潮气固化，对潮湿的涂装环境则具有较强的适应性，同时可与锈层中的水分反应，对锈层有较强的结合力。且在不存在双组分涂料混合使用时间的限制，可在低温下固化，低VOC，易于施工。美国宣伟、比利时Libert等公司均有相应的产品。

    2.3醇酸类

    该型涂料由于其树脂结构对锈蚀表面和旧涂层具有较强润湿渗透能力，同时自身较低的黏度进一步加强渗透包覆性能，通过大量活性防锈颜料对锈蚀稳定钝化。以往常见的醇酸红丹防锈涂料即是一种低表面处理涂料，但由于含有重金属的原因，已经逐步被醇酸磷酸锌防锈涂料等所取代。但醇酸涂料由于树脂自身固体含量较低，则VOC较大，在以后的使用中越来越受限制。同时氧化干燥的方式使得干燥速度慢，不能厚膜涂装，且防腐性能一般，不适宜用于重防腐体系的涂装。

    除了以上3种类型的涂料，单组分热塑性丙烯酸涂料在低表面处理领域也有相关产品应用，相比于醇酸涂料，该型涂料具有较快干燥速度。但同醇酸涂料一致的是，涂料固体含量较低，一次成膜厚度低，受制于VOC较大的限制，且仅适用于较弱腐蚀环境下的防腐涂装。

浅谈低表面处理涂料的现状及发展方向

    3、低表面处理涂料的发展方向

    3.1高性能

    随着社会经济的发展，对低表面处理涂料的防腐性能的要求有进一步提高，故高性能长寿命是主要发展方向，尤其在是一些重度腐蚀环境下的防腐涂装。这就需要进一步提高涂料的渗透性能、稳定钝化性能和屏蔽性能，以及对基材表面残余旧涂膜和盐渍等杂质的相容性的提升。需要对涂料成膜物质的改进、活性防锈颜料的优化、表面助剂的匹配、配方体系的优化和涂层的配套体系进行更深入透彻的研究。

    3.2无溶剂化

    随着政府对涂料VOC排放征收消费税出台和人们环保意识的日益增强，常规溶剂型涂料的市场势必朝向高固体分-无溶剂化方向发展，低表面处理涂料也不例外。目前市面的低表面处理涂料大都为高固体分型的厚浆环氧涂料，以后无溶剂化是一个主要发展方向。无溶剂涂料相较于厚浆涂料，无溶剂挥发使得涂料在基材表面的填充作用更为明显。因此无溶剂涂料对锈蚀的包覆作用要优于厚浆型涂料。而且配方体系中没有溶剂添加，使得对仍牢固附着的旧涂膜相容性进一步提升，不易引起“咬底”、“起皱”等不良现象的发生。但无溶剂的配方设计不利于表面张力的降低，进而影响涂料对基材表面和锈蚀产物的润湿作用，故需要对环氧树脂进行改性，降低成膜物质的表面张力，配合相应表面助剂，提高润湿渗透能力。同时无溶剂型低表面处理涂料需要设计较低的混合后黏度，可不加稀释剂直接施工；还需要解决混合后可使用时间短，室温下干燥时间长等相关技术问题。

    3.3水性化

    涂料的水性化是降低VOC排放的另一个主要方向。通过使用水性树脂为成膜物质，如水性丙烯酸乳液、水性环氧酯乳液和水性环氧树脂等，采用磷酸锌、三聚磷酸铝和氧化锌等活性颜料，配合适当的表面助剂、防闪锈助剂和消泡助剂等，润湿渗透实现对基材表面的涂覆和锈蚀产物的稳定。但需要解决水性涂料对基材和锈蚀的润湿渗透、涂装中的防闪锈、涂装后初期耐水性及固体含量低引起包覆效果不佳等问题。同时使用低表面处理涂料的施工环境一般都较为恶劣，须关注水性涂料对涂装环境的容忍度。

    3.4绿色无重金属化

    随着环保理念的不断增强，除了减少VOC排放的问题，颜料的无重金属化也是一大趋势。以往常用的铬酸盐、铅化物等重金属防锈颜料，如锌黄、红丹和锶黄等，会对自然生态环境产生污染和破坏，宜采用磷酸盐等环保防锈材料。同时，一些新型的防锈材料如聚苯胺、石墨烯等在低表面处理涂料中的应用，也是发展方向，要进一步对其防锈机理、使用方法和最佳用量进行深入研究。

    3.5多基材通用性

    随着材料科技的不断进步，在低表面处理涂料的应用中，须涂装基材不仅仅只有碳钢，还存在铝合金、不锈钢和镀锌件等多种材质，需要涂料对多种基材具有一定的适应性，故多基材通用性也是以后低表面处理涂料的一个发展方向。还有一些工件的个别部位，由于工艺和使用需求，是不进行打磨或者拉毛处理的光滑表面，由于整体涂装的需要，这些部位也需要低表面处理涂料的涂覆。通过对树脂改性，提高树脂柔韧性，进而调高对多种基材的适用性。选用适当的叶展性颜料、纤维状颜料也有利于减弱涂层固化时产生的内应力，提高涂层附着力。

    3.6多功能性

    随着低表面处理涂料应用场合的日益多元，对其性能的要求也不再仅局限于金属基材的防腐涂装，往往还需要具有一些特殊的性能。如管道内壁的减阻涂料、储罐内壁的导静电涂料和外壁的热反射涂料等，故在具有对非理想处理表面具有一定容忍度的基础上，针对特殊使用用途提供相应的功能也是今后低表面处理的发展趋势。

    4、低表面处理涂料的前景

    随着“一带一路”、京津冀一体化和长江经济带等国家经济发展战略的实施，对于低表面处理涂料是一个重要的发展机遇，尤其是在户外施工的大型基础设施的建设。还有之前国家经济高速发展期所建设的大型钢构、电厂、桥梁和化工厂等设施也逐步进入维修维护期，低表面处理涂料在维修维护市场也具有广阔的发展空间。总而言之，低表面处理涂料由于具有广泛的应用范围和使用价值，随着社会不断发展会在更多的领域得到广泛应用。

                                                                                                                                                                                                                                            来源：慧聪涂料网