[科普中国]-防腐材料

防腐材料是抑制被防腐对象发生化学腐蚀和电化学腐蚀的一种材料。在安装工程中常用的的防腐材料主要有各种有机和无机涂料、玻璃钢、橡胶制品、无机板材等。

分类涂料可分为两大类：油基漆（成膜物质为干性油类）和树脂基漆（成膜物质为合成树脂）。它是通过一定的涂覆方法涂在物体表面，经过固化而形成的薄涂层，从而保护设备、管道和金属结构等表面免受化工大气及酸、碱等介质的腐蚀作用。

防锈漆和底漆涂料按其所起作用，可分为底漆和面漆两种。他们的区别是底漆的颜料较多，可以打磨，漆料着重对物面的附着力，而防锈漆其漆料片中在满足耐水、耐碱等性能的要求。

**1）、生漆（也称大漆）。**灰褐色粘稠液体，具有耐酸性、耐溶剂性、抗水性、耐油性、耐磨性和附着力强等优点，缺点是不耐强碱及强氧化剂，毒性大。使用温度为150℃。

**2）、漆酚树脂漆。**是生漆脱水缩聚用有机溶剂稀释而成的，改变了生漆毒性大、干燥慢、施工不便等缺点，但其不耐阳光紫外线照射，同时不能久置。

**3）、酚醛树脂漆。**具有良好的电绝缘性和耐油性，能耐60%硫酸、盐酸、一定浓度的醋酸和磷酸、大多数盐类和有机溶剂等介质腐蚀，但不耐强氧化剂和碱。

**4）、环氧-酚醛漆。**由环氧树脂和酚醛树脂溶于有机溶剂中（如二甲苯、醋酸丁酯、环己酮等）配制而成。具有良好的机械性能、耐碱、耐酸、耐溶和电绝缘性。

**5）、环氧树脂涂料。**具有良好的耐腐蚀性能，特别是耐碱性，并有较好的耐磨性，漆膜有良好的弹性和硬度，收缩率较低，使用温度一般为90~100℃。

**6）、过氯乙烯漆。**具有良好的耐工业大气、耐海水、耐酸、耐油、耐盐雾、防霉、防燃烧等性能，但不耐酚类、酮类、脂类和苯类等有机溶剂介质的腐蚀。最高使用温度约70℃，此外它与金属表面附着力不强。

**7）、沥青漆。**价格低廉使用较多，常温下能耐氧化氮、二氧化硫、三氧化硫、氨气、酸雾、氯气、低浓度的无机盐和浓度40%以下的碱、海水、土壤、盐类溶液以及酸性气体等介质腐蚀。但不耐油类、醇类、脂类、烃类等有机溶剂和强氧化剂等介质腐蚀，并且对阳光稳定性较差，耐热度在60℃。

**8）、呋喃树脂漆。**具有优良的耐酸、耐碱、耐温性，原料来源广泛，价格低廉。缺点是存在性脆、与金属附着力差、干后会收缩。

**9）、聚氨基甲酸酯漆。**最高耐热度为155℃，有良好的耐化学腐蚀性、耐油性、耐磨性和附着力，漆膜韧性和电绝缘性均较好。

**10）、无机富锌漆。**施工简单，价格便宜，具有良好的耐水性、耐油性、耐溶剂性及耐干湿交替的盐雾，适用于海水、清水、海洋大气、工业大气和油类等介质。耐热度为160℃左右。

11）、新型涂料

①聚氨酯漆。施工方便、无毒、造价低，并且耐酸、耐盐、耐各种稀释剂。

②环氧煤沥青。主要由环氧树脂、煤沥青、填料和固化剂组成。它综合了环氧树脂的机械强度高、粘接力大、耐化学介质侵蚀和煤沥青耐腐蚀等优点。涂层使用温度在-40~150℃之间。在酸、碱、盐、水、汽油、煤油、柴油等一般稀释剂中长期浸泡无变化。

③三聚乙烯防腐涂料。具有良好的机械强度、电性能、抗紫外线、抗老化和抗阳极剥离等性能，防腐寿命可达20年以上。

结构涂料的品种虽然很多，但就其组成而言，大体上可以分为三部分：主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质。

1、主要成膜物质

①油料。油料是自然界的产物，来自于植物种子和动物脂肪。油料的干燥固化反应主要是空气中的氧和油料中的不饱和双键起聚合作用。天然油料的各方面性能，特别是耐腐蚀、耐老化性能比不上许多合成树脂，很少用它单独作防腐蚀涂料，但它能与一些金属氧化物或金属皂化物在一起对金属起防锈作用，所以油料可用来改性各种合成树脂以制取配套防锈底漆。

②天然树脂和合成树脂。天然树脂是指沥青、生漆、天然橡胶等。合成树脂是指环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和乙烯类树脂、过氯乙烯树脂和含氟树脂等，它们都是常用的耐腐蚀涂料中的主要成膜物质。

2、次要成膜物质（颜料）

颜料是涂料的主要成分之一，在涂料中加入颜料不仅使涂料具有装饰性，更重要的是能改善涂料的物理和化学性能，提高涂层的机械强度、附着力、抗渗性和防腐蚀能力等，还有滤去有害光波的作用，从而增进涂层的耐候性和保护性。主要分为防锈颜料、体质颜料和着色颜料：

①防锈颜料。按照防锈的机理不同可分化学防锈颜料，如红丹、锌铬黄、锌粉、磷酸锌和有机铬酸盐等，这类颜料在涂层中是借助化学或电化学的作用起防锈作用；另一类为物理性防锈颜料，如铝粉、云母氧化铁、氧化锌和石墨粉等，其主要功能是提高漆膜的致密度，降低漆膜的可渗性，阻止阳光和水分的透入，以增强涂层的防锈效果。

②体质颜料。体质颜料可提高涂层的耐候性、抗渗性、耐磨性和物理机械强度等，常用的有滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉和硅藻土等。

③着色颜料。着色颜料在涂料中主要起着色和遮盖膜面的作用。

3、辅助成膜物质

①溶剂。在涂料中主要起着溶解成膜物质、调整涂料黏度、控制涂料干燥速度等方面的作用。溶剂对涂料的一些特性，如涂刷阻力、流平性、成膜速度、流淌性、干燥性、胶凝性、浸润性和低温使用性等都会产生影响。

②其他辅助材料。

增塑剂：用来提高漆膜的柔韧性、抗冲击性和克服漆膜硬脆性、易裂的缺点。

触变剂：使涂料在刷涂过程中有较低的黏度，以易于施工。

催干剂：加速漆膜的干燥。

表面活性剂、防霉剂、紫外线吸收剂和防污剂等。

涂料的型号分三个部分：第一部分为成膜物质；第二部分为基本名称，用两位数字表示；第三部分是序号。例：H 50-2：环氧树脂耐酸漆。

应用金属材料一。玻璃钢

玻璃钢由于有玻璃纤维的增强作用，一般都具有较高的机械强度和整体性，受到机械碰击等不容易出现损伤。

玻璃钢的种类很多，均以掺合的合成树脂命名，常用的有环氧玻璃钢、聚酯玻璃钢、环氧酚醛玻璃钢、环氧煤焦油玻璃钢、环氧呋喃玻璃钢和酚醛呋喃玻璃钢等。

一般玻璃钢衬里层由四部分组成

1、底层是在设备表层处理后，为了防止返锈而涂覆的涂层。

2、腻子层主要填补基体表面不平的地方，通过腻子找平，提高纤维制品的铺盖能力。

3、增强层主要起增强作用，使衬里层构成一个整体。

4、面层只要是高树脂层。由于它直接与腐蚀介质接触，故要求有良好的致密性和抗渗性。

二、橡胶制品

用于防腐的橡胶主要是指天然橡胶。橡胶的使用温度与使用寿命有关，温度过高会加速橡胶的老化，破坏橡胶与金属结构的结合力，导致脱落；温度过低，橡胶会失去弹性。

用作化工衬里的橡胶是生胶经过硫化处理而成的，经过硫化处理的橡胶具有一定耐热性能、机械强度和耐腐蚀性能。

合成橡胶的种类也很多，用于化工防腐蚀的主要有聚异丁烯橡胶。

聚异丁烯橡胶使用最高温度一般为50~60℃，它在低温下仍有良好的弹性及足够的强度，在50℃时由于聚异丁烯板开始软化，因而不能经受机械作用。它能耐各种浓度的盐酸、小于80%的硫酸、稀硝酸、小于40%的氢氟酸、碱液及各种盐类溶液等介质的腐蚀，不耐铅、氟、氯、溴及部分有机溶剂，如苯、四氯化碳、二硫化碳、汽油、矿物油及植物油等介质的腐蚀。

耐蚀非金属材料1、各种砖、板和管材衬里的特点

1）、辉绿岩板和管材衬里是由辉绿岩石熔融铸成。主要成分是二氧化硅，是一种灰黑色质地密实的材料。

优点是耐酸碱性好，除氢氟酸、300℃以上磷酸及熔融的碱外，对所有的有机酸、无机酸、碱类均耐腐蚀且耐磨性好。

缺点是脆性大，不以承受重物的冲击，温差急变性较差，板材难于切割加工。

2）、耐酸陶瓷砖、板和管材衬里是由耐火粘土、长石及石英以干成型法焙烧而成的，主要成分是二氧化硅。

优点是耐酸性好，除氢氟酸、300℃以上磷酸及强碱外，对所有的酸类都耐腐蚀；结构致密，表面光滑平整。

缺点是脆性较大、韧性差和温差急变性较差。

3）、不透性石墨板和管材衬里是由人造石墨浸渍酚醛或呋喃树脂而成的。

优点是导热性优良、温差急变性好、易于机械加工。

缺点是机械强度低，价格昂贵。

2、胶合剂

1）、酚醛胶泥。是由酚醛树脂为粘合剂，以酸性物质为固化剂，加入耐酸填料，按一定比例拌合而成。

2）、水玻璃胶泥。又称硅质胶泥，由水玻璃为粘合剂、氟硅酸钠为固化剂和耐酸填料按一定比例拌合而成的。尤其耐强氧化性酸（硝酸、铬酸等）的腐蚀。

3）、呋喃胶泥。是由呋喃系树脂为粘合剂，以酸性物质为固化剂，加入耐酸填料按一定比例拌合而成的。

新技术的发展1、三层聚烯烃的补口技术

如果需要采用该补口，就要考虑材料和管体防腐层之间的相融关系，这需要专用的补口技术，据相关报道指出位千英国的PIH公司已经开发出了三层的聚丙烯补口，先将一层250m厚的熔接环氧粉末涂在现代管道的表面，再涂上一层200m厚的聚丙烯粉末，注意的是聚丙烯粉末是需要化学改性的，然后再把300mm宽聚丙烯的复合带贴到相关接口处，最后用挤压钳将其夹紧就可以了。

2、液态材料的补口技术

在详细调查采用r热收缩套的补口的一条长370kin煤焦油瓷漆的防腐管道和长达lIOkra的二层聚乙烯的防腐管道后，结果表明，其中有漏点的补门比率相当高，这2段反腐管道的漏点补口就高达80%，管道的严重腐蚀也大都是因为补口的失败。采用传统的一层材料和热收缩套补口技术时，最重要的就是阴极屏蔽，热收缩的施工合格率仅为50%，这是通过大量调查资料出来的数据，可信度相当高。避免这类问题的最好办法是液体材料的补口，这是国外的一种新型技术，发展速度相当迅速，主要在于聚氯酯和液态环氧这两种缺口。

3、熔接接头技术

密封性能好，机械强度好，耐磨是熔接接头技术的几大特点，其具有适应能力强的特点。在定向钻与沙漠的土壤应力较大的那些环境里也可以运用，国外已经研究出一种新的方法．针对两层或者三层聚乙烯的防腐层补口，这种技术就是将夹克层紧贴管表面，用加热元件对夹克层物质进行加热，使补口夹克与管体上面的夹克二者相溶。1

聚脲防腐材料优势喷涂聚脲技术集涂料、橡胶和塑料等防腐材料的诸多优点于一身，是目前国际上最先进的防腐技术之一。其技术优势主要表现在以下几个方面：

(1)快速固化，可在任意曲面喷涂而不产生流淌现象，10s凝胶，10min就可达到步行强度。

(2)对温度、湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。聚脲可在-28℃的低温环境下施工，也可在潮湿多雨的环境下施工。

(3)100%固含量，符合环保要求，在施工和使用过程中没有气味，尤其适合通风不良的储罐内壁和管道内壁的防腐施工。

(4)一次施工即可达到厚度要求，克服了传统防腐涂料必须多次施工的弊病。

(5)聚脲涂层致密、无接缝，可耐受水、海水、酸、碱、盐、油等介质的长期腐蚀，耐化学介质和土壤侵蚀能力十分突出。

(6)机械强度高，伸长率好，抗冲击性能好，在温度交变和外力冲击作用下不易破损。

(7)附着力好，在喷砂至Sa2．5级的钢材上附着力大于10MPa，长期使用不脱落。

(8)耐击穿电压高达20kv/mm以上，与阴极保护配套性良好。

(9)不含催化剂，耐紫外光老化性能好，在户外长期使用不粉化、不开裂。

(10)使用温度宽，可在一50～+121℃下长期使用，改性耐高温聚脲可在150摄氏度以下长期使用。

概述喷涂聚脲弹性体技术的发展经历了聚氨酯、聚氨酯脲和聚脲三个阶段。以上三种体系的A组份是基本相同的，均为芳香族或脂肪族的预聚物和半预聚物，区别在于R组份。喷涂聚氨酯的R组份由端羟基树脂和端羟基扩链剂组成，并含有用于提高反应活性的催化剂；喷涂聚氨酯脲的R组份既可以是端羟基树脂，也可以是端胺基树脂和胺扩链剂组成，一般含有用于提高反应活性的催化剂。而喷涂聚脲的R组份必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，并且不含任何羟基成分和催化剂。

由于端氨基化合物与异氰酸酯组分的反应活性极高，无需任何催化剂，即可在室温或低温下瞬间完成反应，从而有效地克服了聚氨酯和聚氨酯/脲弹性体在施工过程中，因环境温度和湿度的影响而发泡、造成材料性能急剧下降的致命缺点。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所