海洋約占地球表面積的70%，世界貿(mào)易中，90%以上的貨運(yùn)靠海洋運(yùn)輸，海洋資源與航海船舶業(yè)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的重要支柱。然而，隨著海面風(fēng)浪等對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生的往復(fù)沖擊;海水、海洋生物及其代謝產(chǎn)物等對(duì)金屬材料的腐蝕，海洋環(huán)境已成為極為苛刻的腐蝕環(huán)境[1,2]。無(wú)論海水里還是海面上的潛艇、船舶等，都需要采用高強(qiáng)、耐腐蝕材料制造，并涂刷防腐涂層進(jìn)行保護(hù)。因此，尋找最合適的海洋防腐涂料已引起人們的廣泛關(guān)注。
“十二五”期間，我國(guó)正處于集約低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的關(guān)鍵階段，也是走向海洋戰(zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵時(shí)期，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、深海新能源開(kāi)發(fā)、沿海港口、船舶等行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)海洋防腐涂料有了更高的要求，研發(fā)綠色無(wú)害化、長(zhǎng)壽命、經(jīng)濟(jì)化的海洋防腐涂料是客觀必要的。隨著各行業(yè)對(duì)海洋防腐涂料需求量的迅猛增長(zhǎng)，海洋防腐涂料產(chǎn)業(yè)必將得到前所未有的黃金發(fā)展期，產(chǎn)品的種類、性能和應(yīng)用范圍、規(guī)模等方面都將得到長(zhǎng)足發(fā)展[3]。本文介紹了海洋防腐涂料的研發(fā)現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹幾類具有顯著防腐性能的海洋防腐涂料。
2.防腐涂料概況
對(duì)于海洋金屬基底的防護(hù)，主要通過(guò)使用耐腐蝕材料、添加緩蝕劑、金屬表面改性、涂層保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)等方法。其中涂層保護(hù)是一種傳統(tǒng)的海洋防腐技術(shù)：使用耐腐蝕涂料涂敷在金屬基底表面，經(jīng)高溫或常溫固化成膜，對(duì)其進(jìn)行保防護(hù)。防腐涂膜的防腐機(jī)理包括：屏蔽作用，鈍化作用，防銹填料的保護(hù)作用，陰極保護(hù)作用等。涂層保護(hù)具有施工簡(jiǎn)便、防腐蝕效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，在海洋防腐領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。
涂料性能決定涂層的防護(hù)效果，在海洋重防腐領(lǐng)域使用的防護(hù)涂層，應(yīng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能好，耐雨水、海水沖刷碰撞甚至摩擦;穩(wěn)定性好，耐酸堿鹽、耐化學(xué)品、耐油、耐老化以及耐紫外線性能;附著力強(qiáng)，與基底具有較強(qiáng)的附著力與粘結(jié)性能;易施工、綠色環(huán)保。另外，對(duì)涂層的屏蔽性、疏水性、耐污性和使用壽命等也有一定的要求。
涂料的各個(gè)性能不是獨(dú)立的，互相影響、密切關(guān)聯(lián)，開(kāi)發(fā)出同時(shí)具有上述優(yōu)點(diǎn)的防腐涂層是當(dāng)前最重要的工作之一。
3.海洋防腐涂料的種類
海洋工程中鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕種類多樣：電偶腐蝕、空蝕現(xiàn)象、磨損腐蝕和沖擊腐蝕、析氫腐蝕、吸氧腐蝕等[6]。應(yīng)用較多的重防腐涂料主要有：環(huán)氧類防腐涂料、氟碳防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠防腐涂料、有機(jī)(無(wú)機(jī))硅類樹(shù)脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料、玻璃鱗片類重防腐涂料和有機(jī)(無(wú)機(jī))富鋅涂料。
下面對(duì)這幾種應(yīng)用最廣泛的防腐涂料進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：
3.1.環(huán)氧類防腐涂料
環(huán)氧類防腐涂料以環(huán)氧樹(shù)脂為主體，與顏料、催干劑、助劑等調(diào)制而成。環(huán)氧樹(shù)脂涂料性能優(yōu)異：高附著力、高強(qiáng)度、耐化學(xué)品和耐磨性是目前海洋重防腐領(lǐng)域應(yīng)用最早、范圍最廣的重防腐涂料種類之一。
環(huán)氧類防腐涂料種類繁多，主要分為雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛環(huán)氧樹(shù)脂兩大類。雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含羥基、醚鍵和環(huán)氧基團(tuán)，與基底粘附力強(qiáng);苯環(huán)使樹(shù)脂具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性;涂膜后耐酸堿性、耐腐蝕性和耐化學(xué)品性能優(yōu)異;常溫固化、施工方便，固化收縮率低，無(wú)揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生，綠色環(huán)保。
酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，因含較多的環(huán)氧基團(tuán)，耐腐蝕性能和粘附力更強(qiáng);固化交聯(lián)度更大，致密性更強(qiáng)，同時(shí)具有酚醛樹(shù)脂的耐高溫和耐腐蝕性能。但環(huán)氧基團(tuán)的增多使脆性增大，影響了其應(yīng)用范圍。以雙酚A代替苯酚合成雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，游離酚含量低，分子量分布窄，雙酚A的引入使樹(shù)脂力學(xué)性能更強(qiáng)，收縮率更低，環(huán)氧基團(tuán)的增多使粘附力極強(qiáng)，柔韌性、熱穩(wěn)定性、絕緣性、耐水耐腐蝕性等性能更優(yōu)異。
通過(guò)填料等手段改性環(huán)氧樹(shù)脂，可以拓展其應(yīng)用范圍。Ghaffari等[8]以雙官能團(tuán)硅烷作改性劑，通過(guò)紅外光譜和熱重分析等分析方法，對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料中懸浮納米填料和涂層性能進(jìn)行研究，研究表明改性劑使懸浮納米填料的分散效果更好，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的改性懸浮納米填料后，涂層在浸泡期內(nèi)效果明顯。Paula等[9]對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂的微觀結(jié)構(gòu)展開(kāi)分析，結(jié)果表明涂層表面的平均針孔大小與氯化物的滲透性有很好的相關(guān)性。劉江濤等分析了水性改性胺環(huán)氧固化劑與液體環(huán)氧樹(shù)脂配比，填料、助劑的選擇等問(wèn)題，結(jié)果表明環(huán)氧基團(tuán)胺氫當(dāng)量比為1：1，顏料、非離子與陽(yáng)離子潤(rùn)濕劑配合使用時(shí)，制成的漆膜力學(xué)性能和耐化學(xué)性能優(yōu)異。Mukesh等以腰果酚代替雙酚A合成新型環(huán)氧樹(shù)脂并進(jìn)行紅外光譜和核磁共振譜的表征，結(jié)果表明：新型環(huán)氧樹(shù)脂腰果酚只需原來(lái)環(huán)氧樹(shù)脂中雙酚A使用量的40%~60%就能達(dá)到相同的性能。
但目前這些改性方法只能改善樹(shù)脂某一特性，在面對(duì)復(fù)雜的海洋腐蝕環(huán)境時(shí)，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)并不明顯。根據(jù)不同的使用領(lǐng)域，通過(guò)與各種樹(shù)脂和填料等混合，再結(jié)合物理和化學(xué)改性的方法研制水性化或高固體化環(huán)氧類防腐涂料是其發(fā)展方向，比如我們以雙酚AF代替雙酚A合成酚醛樹(shù)脂，再對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧化，得到的含氟環(huán)氧樹(shù)脂，不但對(duì)基底具有優(yōu)異的吸附性能，而且極大的提高了環(huán)氧樹(shù)脂的防腐性能，在海洋防腐領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出。涂料性能的優(yōu)劣依賴于樹(shù)脂的特性，還包括改性劑的研發(fā)，涂裝工藝的優(yōu)化等也是以后環(huán)氧類防腐涂料的科研方向。
3.2.氟碳防腐涂料
氟碳防腐涂料以含氟樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)，氟原子電負(fù)性大、半徑小，C-F鍵鍵長(zhǎng)短、鍵能強(qiáng)、極化率低，這類涂料表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐候性、耐熱性和耐化學(xué)品性，具有優(yōu)異的自清潔性能、防污性能和超強(qiáng)的耐腐蝕性能。以1965年美國(guó)pennwalt公司推出PVDF(聚偏二氟乙烯)用作建筑涂料為標(biāo)志，氟碳樹(shù)脂開(kāi)始了在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用。1982年旭硝子公司開(kāi)發(fā)出FEVE(氟烯烴-乙烯基醚共聚物)，實(shí)現(xiàn)了常溫固化，極大拓展了氟碳涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。氟碳涂料從二氟化型到三氟、四氟化型，從高溫固化到常溫固化，再到水性氟碳乳液樹(shù)脂[12]被應(yīng)用于氟碳涂料中，逐步形成品種多樣、應(yīng)用廣泛的氟碳涂料體系，應(yīng)用領(lǐng)域得到極大拓展。
近年來(lái)，通過(guò)對(duì)氟碳涂料進(jìn)行不同方式改性或多種涂料混用手段，來(lái)優(yōu)化含氟涂料的性能，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。Lu等在氟碳涂料中摻雜不同量的銳鈦型TiO2納米粒子，測(cè)試涂層性能，結(jié)果表明氟碳涂料中加入的TiO2納米粒子，得到的涂膜具有更好的耐熱、耐候性以及優(yōu)異的自清潔性能。Kim等采用低溫噴霧涂層的方式噴涂水溶性氟碳密封材料，該材料顯示出很高的腐蝕電流密度和耐腐蝕性。LL'darkhanova等使用碳納米管和碳納米纖維對(duì)氟碳樹(shù)脂進(jìn)行改性，涂層表面形成的納米結(jié)構(gòu)與氟碳樹(shù)脂固有的疏水性產(chǎn)生協(xié)同作用，使涂層的疏水性得到極大提高。
這些改性只是增強(qiáng)或改善了涂料某一性能，不可能將所有的改性方式完全應(yīng)用于一種涂料，所以要想改變這種現(xiàn)狀，就要在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)、合成新的含氟樹(shù)脂，使樹(shù)脂主體具有綜合的優(yōu)良性能，再通過(guò)改性手段對(duì)其某些性能缺陷進(jìn)行改善，是氟碳樹(shù)脂研發(fā)的重點(diǎn)。另外，影響氟碳涂料推廣的主要因素還有涂料成本過(guò)高、涂料需高溫烘烤、硬度差、易漏涂等?？傊?，采用新單體進(jìn)行共聚、不同類型樹(shù)脂中引入氟元素、多元聚合等手段是制備新型氟碳涂料的主要途徑和今后的研究方向。
3.3.橡膠防腐涂料
橡膠涂料以天然橡膠衍生物或合成橡膠為主要成膜物質(zhì)。應(yīng)用范圍較廣的主要有氯磺化聚乙烯防腐涂料和氯化橡膠防腐涂料。橡膠涂料無(wú)毒無(wú)味、對(duì)皮膚無(wú)刺激性，涂膜耐腐蝕性強(qiáng)、與基底粘附力大，同時(shí)具有快干、耐水耐磨以及抗老化等優(yōu)點(diǎn)，橡膠防腐涂料主要用于船舶、水閘、化工等領(lǐng)域。
氯磺化聚乙烯防腐涂料以氯磺化聚乙烯橡膠為主要成膜物質(zhì)，不親油、不親水，阻燃性、耐候性、耐熱耐低溫等性能優(yōu)異。缺點(diǎn)是：與基底粘附力不高，需要與其他樹(shù)脂(如環(huán)氧樹(shù)脂)混用或者改性來(lái)提高粘附力;溶解度低，所需溶劑量大，造成污染和浪費(fèi)。
氯化橡膠防腐涂料以四氯化碳為溶劑，通過(guò)天然橡膠煉解，通入氯氣制得。不存在活性化學(xué)基團(tuán)，耐化學(xué)品性、耐水性、耐霧性和耐候性優(yōu)異。與其他涂料混用，耐腐蝕性更強(qiáng)，使用壽命增長(zhǎng);單獨(dú)使用與基底粘附力不高，耐老化、耐紫外性能不強(qiáng)。近年來(lái)，一些研究者通過(guò)改性或與其他涂料混用等方法，改善了傳統(tǒng)橡膠防腐涂料的缺陷。Hwang等[16]將橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂聯(lián)用，用不同量的鱗片狀石墨烯微片改性端胺基橡膠，測(cè)試結(jié)果表明，改性后復(fù)合涂料的耐沖擊強(qiáng)度、韌性都大大提高。Bulgakov等[17]用氨基化合物改性氯磺化聚乙烯橡膠，使其粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)2~5倍。李石等使用中、長(zhǎng)油度醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等對(duì)氯化橡膠進(jìn)行改性，涂裝于海上平臺(tái)、船舶等設(shè)備，測(cè)定結(jié)果顯示涂層的附著力、耐老化等得到很大增強(qiáng)。然而，這些改性方法雖然對(duì)涂料性能進(jìn)行了提高，但仍是采用四氯化碳作為溶劑，其自身有毒并對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞，使它的應(yīng)用受到限制，開(kāi)發(fā)低VOC的氯化橡膠涂料是以后的發(fā)展方向。比如采取水相法合成氯化橡膠，研發(fā)水性的氯化橡膠涂料等為我們提供了解決思路，但是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性或?qū)嶋H效果還不能滿足海洋惡劣環(huán)境的技術(shù)要求，開(kāi)發(fā)新溶劑替代四氯化碳生產(chǎn)氯化橡膠仍是橡膠涂料行業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
3.4.有機(jī)硅樹(shù)脂涂料
有機(jī)硅樹(shù)脂涂料是以有機(jī)硅樹(shù)脂或者改性有機(jī)硅樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)的一種元素有機(jī)涂料，主要分為純有機(jī)硅樹(shù)脂涂料和改性有機(jī)硅樹(shù)脂涂料，耐熱耐寒性強(qiáng)，絕緣性、附著力、柔韌性、防霉性等性能優(yōu)異。改性有機(jī)硅樹(shù)脂應(yīng)用更廣泛，包括機(jī)械混合型和縮聚型，可以通過(guò)添加不同填料或顏料來(lái)改性有機(jī)硅樹(shù)脂，增強(qiáng)其耐熱性、絕緣性和耐候性等。
國(guó)內(nèi)外的研究者采用不同途徑改性有機(jī)硅樹(shù)脂涂料，并取得了顯著成果。Lee等用自修復(fù)劑二甲基硅氧烷和二甲基氫硅氧烷雙重乳液靜電引入到核殼納米纖維涂層芯中，結(jié)果表明：這種保護(hù)涂層透明度高(90%透光率)，自我修復(fù)能力和耐腐蝕性能強(qiáng)。Balgude等[20]對(duì)硅烷改性，研究其對(duì)碳鋼的腐蝕保護(hù)，并對(duì)4種不同硅烷含量(5%，10%，15%和20%)的涂料進(jìn)行表征和結(jié)構(gòu)解析，結(jié)果顯示：相比其它制劑，20%的硅烷改性涂料在金屬涂層界面形成更多的金屬氧硅共價(jià)鍵，其整體性能更強(qiáng)。
雖然有機(jī)硅樹(shù)脂涂料具有優(yōu)異的耐高低溫性和耐候性、耐化學(xué)品、耐磨性等突出優(yōu)點(diǎn)，但是它的強(qiáng)度低，與基底的粘附力低等缺點(diǎn)也限制了其應(yīng)用范圍。以后的工作主要是采取不同方法改性，如無(wú)機(jī)-有機(jī)混接技術(shù)，使其兼具有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的最佳特性;通過(guò)探明有機(jī)硅樹(shù)脂涂料成膜機(jī)理，對(duì)各種聚合物如丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等進(jìn)行改性，獲得性能更為優(yōu)異的有機(jī)硅改性涂料;制備交聯(lián)型有機(jī)硅樹(shù)脂涂料從而增強(qiáng)其致密性，提高耐水、耐溶劑和耐熱等性能;使有機(jī)硅樹(shù)脂涂料向低污染、健康環(huán)保的方向發(fā)展也是以后的研發(fā)重點(diǎn)。
3.5.聚氨酯防腐涂料
聚氨酯涂料是常見(jiàn)的一類涂料，和環(huán)氧涂料有相似的性能，分為雙組份和單組份聚氨酯涂料。聚氨酯中除存在氨基甲酸酯鍵外，還有許多—OH、—NCO和不飽和雙鍵等，涂層耐酸堿、耐油、耐腐蝕、耐高低溫和耐磨等性能優(yōu)異。聚氨酯涂料屬于高固低VOC涂料，環(huán)境污染物排放量很低;聚氨酯涂料與基底附著力強(qiáng)，物理機(jī)械性能優(yōu)異，裝飾性能也很強(qiáng)，可在重防腐領(lǐng)域中作為面漆使用。
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)水性聚氨酯防腐涂料改性方法有很多，主要包括：環(huán)氧樹(shù)脂改性、有機(jī)硅共聚改性、納米改性、復(fù)合改性。改性后水性聚氨酯防腐涂料的性能得到了很大的改善，但仍存在耐水性不強(qiáng)，對(duì)施工條件要求苛刻，產(chǎn)品價(jià)格較高等問(wèn)題。
研發(fā)新的水性聚氨酯防腐涂料改性方法是水性聚氨酯防腐涂料科研的主要方向，如使用乳化劑或者在主鏈上引入羧基、羥基等親水基團(tuán)制備水性聚氨酯涂料，研究的重點(diǎn)是如何提高其耐水性和縮短固化時(shí)間等方向;另外，雙組份聚氨酯涂料的研發(fā)很不成熟，這也是以后的一個(gè)研究熱點(diǎn)?？傊_(kāi)發(fā)高性能的水性、高固體含量聚氨酯涂料，通過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂等不同類型涂料聯(lián)用的技術(shù)是今后的研發(fā)方向。
3.6.聚脲彈性體防腐涂料
聚脲彈性體涂料由氨基化合物和異氰酸酯反應(yīng)生成，多用于海上橋梁防腐。上世紀(jì)80年代末由美國(guó)研發(fā)成功，因優(yōu)異的性能，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，是繼高固體、粉末涂料，水性涂料，光固化涂料等之后，開(kāi)發(fā)的新型、高效、易涂刷的雙組份純聚脲彈性體涂料。這種高厚膜彈性體涂料特點(diǎn)明顯：固體含量高、綠色環(huán)保，涂膜厚且致密柔韌，與基底附著力強(qiáng)，耐紫外、耐沖擊等性能優(yōu)異，施工簡(jiǎn)便。
國(guó)內(nèi)外對(duì)聚脲彈性體涂料的研究有很多。Feng等[28]對(duì)在聚脲嵌段聚酰胺共聚物涂料中，添加不同量的聚脲彈性體進(jìn)行研究，結(jié)果表明當(dāng)聚脲含量摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)，氫鍵引發(fā)的自組裝效果增大共聚物的結(jié)晶度，涂層耐腐蝕性增強(qiáng)，表面能降低。Huang等[29]使用Qtech-412純聚脲重防腐涂料進(jìn)行涂裝，在人工海洋大氣環(huán)境中進(jìn)行曝光老化，以紅外光譜、DSC等測(cè)試性能，涂層的機(jī)械性、耐紫外性良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕性能優(yōu)異。
但是這些改性方法對(duì)制約聚脲彈性體涂料應(yīng)用的主要原因并沒(méi)有觸及，或者提高不大，因?yàn)榫垭鍙椥泽w涂料的主要缺陷是：固化速度過(guò)快，層間粘附力差，耐高溫和耐腐蝕性不如氟碳涂料等，研究重點(diǎn)應(yīng)是對(duì)其各種性能進(jìn)行細(xì)致研究，通過(guò)比較不同擴(kuò)鏈劑、填料、偶聯(lián)劑的使用對(duì)涂料性能的影響，從而開(kāi)發(fā)出綜合性能更為優(yōu)異的聚脲彈性體涂料。另外，聚脲彈性體涂料的噴涂是很先進(jìn)的技術(shù)，施工人員的素質(zhì)、技術(shù)也是影響其性能的原因;其次，主要原料和噴涂設(shè)備需進(jìn)口導(dǎo)致成本很高，也是制約我國(guó)聚脲彈性體涂料發(fā)展的一個(gè)重要原因。今后研發(fā)價(jià)格適中的聚脲彈性體涂料，建立規(guī)范的噴涂標(biāo)準(zhǔn)是聚脲彈性體涂料研究的重難點(diǎn)。
3.7.玻璃鱗片重防腐涂料
玻璃鱗片防腐涂料是以樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)，添加特殊玻璃鱗片為骨料，加入合適助劑等制得的一類涂料。特點(diǎn)有：玻璃鱗片纖薄，與涂層重疊，抑制了介質(zhì)滲透，屏蔽效果極好;涂膜具有很強(qiáng)粘附力和力學(xué)性能，耐腐蝕性、堅(jiān)韌性極強(qiáng);鱗片使涂層與基底應(yīng)力降低，防止涂膜產(chǎn)生罅隙、脫落現(xiàn)象;鱗片在涂層中反射大量紫外線，樹(shù)脂耐紫外性、耐候性、耐老化性能優(yōu)異。
應(yīng)用較廣泛的主要有以下幾種：環(huán)氧玻璃鱗片重防腐涂料、聚氨酯玻璃鱗片重防腐涂料、環(huán)氧煤瀝青玻璃鱗片重防腐涂料、高氯化聚乙烯玻璃鱗片重防腐涂料[33]。不同類型的涂料具有不同的優(yōu)異性能，其中環(huán)氧玻璃鱗片重防腐涂料的綜合性能最突出，在海洋防腐領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛[34]，它以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)，與普通環(huán)氧防腐涂料相比，其抗介質(zhì)滲透性和耐磨、耐腐蝕性更強(qiáng)，涂層的粘附力、耐腐蝕、耐化學(xué)品、防腐壽命等性能更優(yōu)異，施工條件簡(jiǎn)便、固化迅速，適宜做面漆或中層漆應(yīng)用于涂料體系中。
但目前的改性方法較少觸及鱗片的差異對(duì)涂料性能的影響。如何提高玻璃鱗片自身的耐化學(xué)品性能，選擇適宜的鱗片厚度，使用前用相關(guān)助劑對(duì)鱗片進(jìn)行不同的處理是改善玻璃鱗片涂料性能的重要方法，是今后研究的主要方向。另外，嘗試采用玻璃鱗片為骨料，不同類型樹(shù)脂為成膜物質(zhì)，制備不同的玻璃鱗片重防腐涂料也是研究的重要內(nèi)容。
3.8.富鋅涂料
富鋅涂料是以鋅粉為填料的一種環(huán)氧類粉末涂料，主要包括有機(jī)和無(wú)機(jī)富鋅涂料，在海上橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)、船舶等設(shè)備上廣泛使用[36]。富鋅涂料的防腐機(jī)理包括：屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)、涂膜自修復(fù)作用、鈍化作用。
有機(jī)富鋅涂料多用環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂為成膜物質(zhì);無(wú)機(jī)富鋅涂料以水性硅酸鹽樹(shù)脂、硅酸乙酯等為成膜物質(zhì)。有機(jī)富鋅涂料的施工性能好，基底低表面處理性強(qiáng)，但耐熱性、導(dǎo)電性、耐溶劑性等性能劣于無(wú)機(jī)型，有機(jī)型與多數(shù)涂料可混溶，配套涂層之間有協(xié)同效果。
很多科研工作者對(duì)富鋅涂料進(jìn)行了研究。Yang等[38]使用掃描電鏡和能量分散光譜法對(duì)涂層進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察和分析，評(píng)價(jià)了分層涂層組成的防腐蝕系統(tǒng)的防腐效果，證明富鋅涂料優(yōu)異的防腐蝕性能。Pandey等和Gergely等通過(guò)不同的納米粒子對(duì)富鋅涂料進(jìn)行改性，借助多種手段進(jìn)行分析，為新型富鋅涂料的開(kāi)發(fā)提供了便利。
這些改性方法在一定程度上改善了涂料的性能，目前也有很多科研工作者將不同類型的樹(shù)脂與富鋅涂料聯(lián)用，分析其性能差異。如果能夠綜合這兩種方法，先采用不同方法對(duì)富鋅涂料進(jìn)行改性，再與不同類型的涂料聯(lián)用，比如制備含環(huán)氧樹(shù)脂的改性富鋅涂料，則同時(shí)具有環(huán)氧樹(shù)脂粘附力高的優(yōu)點(diǎn)，又克服了無(wú)機(jī)富鋅涂料成膜性差、表面處理要求高的缺點(diǎn)，將使會(huì)開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)異的保護(hù)涂料。我們通過(guò)類比不同類型樹(shù)脂與改性富鋅涂料的聯(lián)用效果，篩選出最為優(yōu)異的涂料種類，將極大的拓寬富鋅涂料的使用范圍和提高其防腐效果，這將是今后富鋅涂料研究的重要方向。
在海洋重防腐領(lǐng)域中，除以上類型的涂料應(yīng)用較廣泛外，含氯樹(shù)脂重防腐涂料、聚苯硫醚防腐涂料、聚苯胺防腐涂料、酚醛樹(shù)脂涂料、丙烯酸類防腐涂料等，因各自不同的性質(zhì)及其性能，也在不同領(lǐng)域得到應(yīng)用。
4.展望
隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，海洋防腐越來(lái)越得到人們的重視，海洋防腐涂料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用更得到國(guó)內(nèi)外的強(qiáng)烈關(guān)注。海洋防腐涂料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)含量高、資金投入大、研發(fā)周期長(zhǎng)。須從海洋環(huán)境的腐蝕特點(diǎn)出發(fā)，以腐蝕的某個(gè)或多個(gè)機(jī)理為切入點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出不同的防腐涂料或具備協(xié)同作用的涂料體系，以適應(yīng)不同的腐蝕環(huán)境。
傳統(tǒng)防腐涂料因溶劑污染大、防腐壽命短、耐腐蝕、耐候性不強(qiáng)等原因，在應(yīng)用中受到限制。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，開(kāi)發(fā)更節(jié)能綠色的新型海洋防腐涂料也成為時(shí)代發(fā)展的需求?，F(xiàn)有涂料種類繁多，環(huán)氧樹(shù)脂涂料、氟碳樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂料、富鋅涂料等在很多領(lǐng)域都得到很大應(yīng)用，改性方法也是多種多樣，但總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的研究方法很少?gòu)母旧希簿褪菑慕Y(jié)構(gòu)出發(fā)改進(jìn)樹(shù)脂的性能，從而導(dǎo)致改性后的涂料性能顧此失彼，很難具有優(yōu)異的綜合性質(zhì)。針對(duì)目前的不足，我們選擇氟碳樹(shù)脂為突破口，其特有的性能優(yōu)勢(shì)在海洋防腐領(lǐng)域已經(jīng)受到人們的重視，如何研發(fā)出新類型的氟碳樹(shù)脂是含氟涂料的工作重點(diǎn)。我們開(kāi)發(fā)出的以雙酚AF酚醛環(huán)氧樹(shù)脂為主體，添加不同助劑、添加劑等制備的氟碳涂料，因?yàn)榫酆衔镏麈満卸踊樾徒Y(jié)構(gòu)，使其具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，涂料的固化收縮率更低，韌性遠(yuǎn)高于普通的酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂;含有大量的環(huán)氧基團(tuán)，從而與基底形成極強(qiáng)的粘附力;特別是氟元素的引入使這種氟碳樹(shù)脂憎水憎油，具有特別優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐紫外、化學(xué)品性能，并且涂料柔韌光滑，具有自清潔性能。這種涂料結(jié)合了酚醛樹(shù)脂涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料和氟碳樹(shù)脂涂料共同的優(yōu)點(diǎn)，若再通過(guò)合適的改性手段對(duì)其進(jìn)行功能優(yōu)化、制備成水性氟碳涂料等方式，必將使其在海洋防腐領(lǐng)域得到極大的應(yīng)用。
今后，海洋防腐涂料的研發(fā)主要朝著綠色環(huán)保、長(zhǎng)壽命、厚膜化、低表面處理、易施工的方向發(fā)展。高固型、低VOC、無(wú)溶劑粉末型涂料和常溫固化涂料是開(kāi)發(fā)重點(diǎn);水溶性涂料是環(huán)境友好防腐涂料的研究方向;納米粒子應(yīng)用不同涂料改性從而提高其涂層性能極具研究前景;無(wú)機(jī)-有機(jī)涂料混用的研究也給我們提供了一個(gè)科研思路。總之，只有根據(jù)不同領(lǐng)域的腐蝕特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)不同種類的防腐涂料以及合理利用多種改性手段是今后有效遏制海洋防腐根本研究思路。隨著我國(guó)“十二五”規(guī)劃的全面推進(jìn)，海洋防腐涂料必將得到更廣泛長(zhǎng)足的發(fā)展，為我國(guó)的走進(jìn)海洋戰(zhàn)略保駕護(hù)航。