李群 陳旭杰 辛亮 管金勝 江炯

摘要：本文以環(huán)氧樹脂E51為主要成膜物質(zhì)，采用含有環(huán)氧基團的低分子量環(huán)氧化合物為活性稀釋劑，添加防銹顏料、填料和助劑制備一種高固體分環(huán)氧重防腐涂料，其體積固含高達99.6%，該涂料施工性能好，一次成膜厚度可達300μm，耐鹽霧性能超過4000h，與混凝土之間的附著力達到10.5MPa，同時具有優(yōu)異的耐化學品性。將該涂料應用到海工混凝土防腐實踐中，取得良好的防護效果。

關鍵詞：高固體分環(huán)氧;海洋腐蝕;混凝土;電化學腐蝕

海工混凝土是一種用在海洋腐蝕環(huán)境中的高耐久性和高強度混凝土，主要服役在港口碼頭和橋墩，經(jīng)常遭受浪花濺擊。海水和海洋大氣中的氯離子會聚集在混凝土表面并逐漸向混凝土內(nèi)部滲透，氯離子會侵蝕混凝土內(nèi)部鋼結(jié)構并帶來腐蝕災害，因此，必須對海工混凝土進行有效防護，才能延長混凝土在海洋腐蝕環(huán)境中的服役壽命。在混凝土表面涂裝重防腐涂料是最經(jīng)濟、最方便和最有效的防護手段[1，2]。重防腐涂料相對于常規(guī)防腐涂料而言，是一種能夠在苛刻腐蝕環(huán)境下提高長效防護壽命的一種涂料，其有兩個基本特點：①成膜厚度比較厚，一般膜厚在200μm以上，部分腐蝕環(huán)境下可高達1000～2000μm;②防護時間特別長，一般重防腐涂料的防護壽命在10年以上，即使在強酸、強堿和化學品介質(zhì)的C5-x腐蝕環(huán)境下，仍能達到5年以上的服役壽命[3，4]。重防腐涂料對混凝土的防護機制主要為物理屏蔽作用，重防腐涂層在混凝土基材表面緊密附著，并形成致密的保護性漆膜，該漆膜可以有效抑制外界腐蝕介質(zhì)（主要為溶解氧、水分子、氯離子、酸性氣體等）向涂層內(nèi)部滲透，延長混凝土的服役壽命。但是任何涂料漆膜都是一層半透膜，在長期服役過程中會遭受破壞而逐漸老化，主要表現(xiàn)為涂層在高溫、高濕、高輻射和高鹽霧等海洋大氣環(huán)境因素的綜合作用下，涂層表面的環(huán)氧樹脂化學鍵發(fā)生斷裂，主要成膜物質(zhì)對填料的包裹性能變差，漆膜表面粗糙度增加，光澤度下降，并逐漸產(chǎn)生粉化和脫落現(xiàn)象[5]。北京化工大學胡明濤[6]通過模擬南海海洋大氣環(huán)境下多種典型復合涂層失效過程，在實驗室循環(huán)加速試驗別結(jié)合海南萬寧大氣曝曬試驗站，綜合考慮了強太陽輻射、高溫、氯化鈉顆粒、干濕交替、降雨和溫差等因素對漆膜耐老化性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)高溫、紫外老化和干濕交替是導致漆膜老化的主要原因。

本文根據(jù)海工鋼筋混凝土的特點，本文設計并研制一種厚漿型高固體分環(huán)氧重防腐涂料，一方面通過配方設計，增加漆膜對混凝土的附著力，另一方面，添加紫外光吸收劑和其他助劑，提高環(huán)氧重防腐涂料的耐老化性能。經(jīng)配方優(yōu)化后，該涂料施工性能良好，一次成膜厚度可達300μm，并具有優(yōu)異的耐鹽霧性能和耐海水浸泡性能，適合用于海工鋼筋混凝土的防護。

1 涂料制備和基本性能

高固體分環(huán)氧重防腐涂料制備：采用E51環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑、防銹顏料、填料和助劑經(jīng)高速分散，研磨后制成漆料組分，并搭配改性胺固化劑，混合均勻后即可施工，可噴涂、刷涂和滾涂，制得漆膜的基本性能指標見下表。

高固體分環(huán)氧重防腐涂料性能測試：參照《GB/T 9286色漆和清漆漆膜的劃格試驗》進行漆膜的百格附著力測試;參照《GB/T 5210色漆和清漆拉開法附著力試驗》進行漆膜的拉拔附著力測試;參照《GB/T1731漆膜柔韌性測定法》進行漆膜柔韌性測試，參照《GB/T 1732漆膜耐沖擊測定法》進行漆膜耐沖擊性測試，部分測試照片見圖1。將配方優(yōu)化后的高固體分環(huán)氧重防腐涂料涂裝到馬口鐵上，控制漆膜厚度為30μm以內(nèi)，發(fā)現(xiàn)漆膜表面平整，百格附著力測試采用單刃切割刀在漆膜上進行劃格，間距為1mm，用軟毛刷延劃線處輕輕打掃干凈，然后用3M膠帶重復三次平穩(wěn)撕離后未發(fā)現(xiàn)明顯漆膜脫落現(xiàn)象，說明所制得的涂料的附著力為0級;抗沖擊試驗采用1kg小球從100cm豎直高度進行沖擊，柔韌性測試采用QTX漆膜彈性測試器滾軸曲率半徑為2mm進行繞棒彎曲，采用4倍放大鏡觀察漆膜彎曲和沖擊處的破損情況，無漆膜脫落和龜裂，說明底漆和面漆的柔韌性為2mm，抗沖擊性能為100cm。漆膜拉拔法附著力測試將試柱底面（S，約2cm2）均勻的涂上環(huán)氧黏合劑，固化后用手動拉拔儀評估漆膜與基材之間的結(jié)合強度，以確定其最大拉伸拉力，其拉拔附著力為10.5MPa。

通過高固體分環(huán)氧重防腐涂料漆膜的基本性能測試，說明該涂料具有良好的施工性能和防護性能，漆膜在基材上結(jié)合強度高，柔韌性好，耐沖擊性能優(yōu)異，在環(huán)境服役過程中科展現(xiàn)良好的防護效果。

2 高固體分環(huán)氧涂料在海工混凝土的施工應用

將制備好的高固體分環(huán)氧重防腐涂料應用到海工混凝土的防腐實踐中，涂裝地點為濱海某港口碼頭的海工鋼筋混凝土橋墩，設計防腐壽命為15年以上。在混凝土基材表面經(jīng)除塵和去污后，采用高壓水沖洗表面，晾干待用。首先采用滲透性環(huán)氧清漆對混凝土進行滾涂，主要是為了密封混凝土中的氣孔，同時增加混凝土表面強度，讓后續(xù)高固體分環(huán)氧重防腐涂料在混凝土表面更好附著結(jié)合，該滲透性環(huán)氧清漆全部濕透到混凝土內(nèi)部，其膜厚忽略不計;然后涂裝自制高固體分環(huán)氧涂料，采用滾涂方式涂裝2道，每道干膜厚度為240μm，涂裝間隔≥24h，漆膜總膜厚≥480μm。涂裝時間為2018年1月，現(xiàn)場施工照片見圖2，涂層服役30個月后，進行涂層對海工混凝土的防護性能評價，發(fā)現(xiàn)漆膜表面無起泡、脫落和腐蝕現(xiàn)象，說明自制高固體分環(huán)氧重防腐涂料對海工混凝土基材的防護性能良好。

3 結(jié)論

（1）本文制備一種高固體分環(huán)氧重防腐涂料，其體積固含高達99.6%，該涂料施工性能好，一次成膜厚度可達300μm，耐鹽霧性能超過4000h，與混凝土之間的附著力達到10.5MPa，同時具有優(yōu)異的耐化學品性。

（2）將自制高固體分環(huán)氧重防腐涂料涂裝在港口海工鋼筋混凝土橋墩上，該涂料施工性能好，一次成膜厚，并具有優(yōu)異的耐海水和耐鹽霧性能，與基材混凝土的結(jié)合力好，服役2年后取得良好的防護效果。

參考文獻：

[1]劉栓，蒲吉斌，王立平，等.石墨烯重防腐涂層在國網(wǎng)輸電鐵塔防護的應用研究[J].中國材料進展，2017，36（6）：442-447

[2]劉栓，周開河，吳躍斌，等.石墨烯改性重防腐涂料在世界最高輸電鐵塔的防腐應用[J].腐蝕科學與防護技術，2019，31（1）：114-120

[3]陳科鋒，方云輝，周開河，等.石墨烯導電防腐涂料的制備和性能評價研究[J].表面技術，2018，47（12）：246-254

[4]曹慧軍，張昕，韓金，等.高固體分環(huán)氧海洋防腐蝕涂料的研究進展[J].中國材料進展，2014，33（1）：20-26

[5]李亮，曹京宜，李旭，等.海洋環(huán)境設備涂層老化和失效的影響因素研究[J].環(huán)境裝備工程，2020，17（2）：97-83

[6]胡明濤.模擬海洋大氣環(huán)境多種典型復合涂層失效機理研究[M].北京化工大學，2018