随着工业化进程的发展，受施工环境多样化、复杂化的影响，使得人们对工程防护材料的要求越来越高，这是因为工程设备、材料的腐蚀不仅会带来经济损失、产量耗损，而且会因此引发不同程度的故障与事故，严重威胁着施工人员的人身安全或设备后期应用的安全性和使用期限，而重防腐涂料的应用可以很大程度上改善这一现状。所谓重防腐涂料，是指能够在严苛的腐蚀环境中得到长效使用的防腐涂料。一般多应用在造船工业、储罐内壁、管道补口等，施工条件复杂或密闭的环境中。

目前市场上所使用的重防腐涂料多为溶剂型，可达到长效防腐的效果，但在有的方面依旧存在不足。首先，是配制过程中所使用的原料为有毒物质，会对工作人员与环境带来威胁；其次，在施工、干燥过程中，溶剂的挥发会使得涂层产生缩孔、针眼、橘皮等弊病，从而影响涂层的性能，同时溶剂的挥发还会对环境造成污染；此外，由于溶剂的存在会有火灾隐患，给运输和贮藏带来很大的不便。相比而言，无溶剂涂料具有以下特点：可一道厚涂，提高效率；不含挥发分，避免固化时溶剂的挥发而造成的涂层弊病、溶剂中毒及环境污染等问题；也避免了运输和贮存时所带来的不便。
 

1 涂料配方的设计

涂料配方设计是根据基材、涂装目的、涂膜性能、施工环境等对涂料各组分进行选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生产工艺及施工工艺。涂料的性能主要取决于树脂的性能，其次就是颜填料、助剂的种类及用量。

1.1 树脂的选择

涂料树脂的选择主要考虑其化学性质和物理性质。如固化方式、硬度、与底材的结合能力、耐候性、防腐蚀性能等。环氧树脂因其优异的附着力、低收缩率和耐化学腐蚀性能而被广泛应用于重防腐涂料中。环氧树脂相对分子质量不同对涂料性能有不同的影响，选用何种相对分子质量的环氧树脂，取决于所制备涂料的类型及施工应用性能。对于无溶剂重防腐涂料，考虑其施工方便，要选择相对分子质量较低，黏度较小的环氧树脂，多选用双酚A 型、F 型环氧树脂。其中相对分子质量较低的双酚A 型环氧树脂，分子中所含的羟基量低，导致树脂的反应活性低，可相应地延长其与固化剂的胶化时间，有利于施工。其中，E-51 环氧树脂因相对分子质量小，交联密度大，分子链中羟基含量较少，广泛应用于重防腐涂料，所得涂膜的耐水性能高，同时减少了羟基的催化作用，树脂的反应活性降低，与固化剂的胶化时间延长，更有利于涂装。双酚F 型环氧树脂，较双酚A 型环氧树脂含有少量支链结构，具有黏度低、机械性能好与化学性能优异等特点，在结构上相当于n=0 的线性酚醛树脂，有良好的耐热性。郭晓军等利用低黏度双酚F 环氧树脂为基料，添加高耐磨颜填料及助剂等，以改性脂肪胺为固化剂，开发出一种具有厚涂、固化速度快、耐磨性优异、附着力强、耐盐雾性优异等特点的无溶剂环氧重防腐涂料。
1.2 稀释剂的选择

无溶剂涂料的应用中，环氧树脂的黏度对使用来说太高，而且涂膜脆性较大，因此为了降低黏度，提高涂膜的柔韧性，需要加入适量的稀释剂。根据重防腐涂料性能的不同，加入不同种类的稀释剂，不仅可以降低涂料的黏度，提高施工的便利性，节省涂料用量，同时可以延长涂层干燥时间，增加涂料的流平性，使涂膜饱满均匀地附着在被涂物表面。在基体树脂为环氧树脂的重防腐涂料中可选用662、664 等活性稀释剂，此类活性稀释剂为低相对分子质量的环氧化合物，在固化时本身参与反应成为涂膜的一部分，不仅可以提高涂膜的韧性，也无有毒溶剂的挥发，满足环保的要求。

1.3 固化剂的选择

当环氧树脂选定后，操作工艺的保证和终设计产品性能的实现，都有赖于固化剂的选择。无溶剂环氧涂料系双组分涂料，要求其所用的固化剂与树脂成膜后的涂层具有长期抵抗外界机械磨损和化学腐蚀的性能。因此，固化剂及交联固化效果是决定涂层性能的关键。此外，受施工环境的影响，要求常温下体系黏度要低，可常温固化，且固化时间短、效率高、毒性低。综上所述，可选用端氨基聚醚作为固化剂，其固化所得涂膜强度高、柔韧性好、耐化学品性优异。
常用的胺类固化剂用量的计算如下式：

其中ω 指的是100%质量分数树脂所需胺固化剂的质量分数。

1.4 颜填料的选择

涂料中所使用的颜填料不仅具有遮盖和赋予涂膜色彩的作用，它还能提高涂膜的机械强度，增加涂膜对施工底材的附着力，改善涂料的流变性能，改善涂膜的耐候性、防腐蚀作用，降低涂膜的光泽与成本。合理选择颜填料是高性能防腐蚀涂料配方设计的重要环节。所用颜填料要保证在各种应用环境中均具有耐腐蚀性、耐磨性以及高附着力。

重防腐涂料中常用的颜填料有石英粉、二氧化钛、超细云母粉、纳米氧化锌等。石英粉可提高涂层的耐磨性、耐热性和耐化学品性，同时降低成本。二氧化钛可以提高涂层的耐化学品性、耐热性和耐光老化性，且具有很好的分散稳定性。超细云母粉作为重防腐涂料的颜填料，可提高涂层的物理机械性能，增强其韧性、附着力、抗老化及耐腐蚀性能。纳米氧化锌在涂层中可起到屏蔽紫外线的作用，尤其是在舰船专用涂料中，纳米氧化锌的存在可以杀死各种微生物，以提高航行速度并延长检修期限。

1.5 助剂的选择

涂料助剂在涂料配方中的使用量很小，却是不可缺少的组分，它可以改进涂料的生产工艺，保持贮存稳定，改善施工条件，提高涂层性能。助剂种类的选择要根据所需涂料性能而定，不同助剂所选用的具体物质也要依据涂料体系性质而定。在重防腐涂料的研究中，根据其性能要求，所用助剂除了选用脱泡剂、消泡剂、颜料分散剂等常用助剂，还选用了流平剂、偶联剂、触变剂，使其更便于施工和调节涂层的防腐蚀性能。

流平剂的加入是为了改善无溶剂重防腐涂料因黏度较大，表面张力较高，润湿性不佳而导致涂层出现橘皮、缩孔、波纹等不规整的表面状态。因为流平剂可以降低涂料的表面张力，减少涂膜的表面张力梯度差，改善流平性，改变涂层病变状态。

偶联剂的加入是为了保证无溶剂重防腐涂料在没有有机溶剂存在的情况下，依旧对底材有良好的润湿性和优异的附着力。其机理如下：在涂布施工后，硅烷向涂料与底材的界面迁移，遇水分可水解生成硅醇基，进而和底材表面上的羟基形成氢键或缩合成共价键，同时，硅烷各分子间的硅醇基相互缩合形成网状结构的覆盖膜。由硅烷与树脂相互渗透形成的网状结构，增强了内聚力和耐水侵蚀的稳定性，可明显改善涂膜的抗潮湿性能、抗盐雾性能与耐热性能，极小的用量即可获得高强的附着力与键结力。此外，BYK 公司针对无溶剂所造成的涂层附着力下降，开发了一种新型的附着力促进剂，既能有效延长环氧涂料的活化期，又不影响其干燥时间，并能增加涂膜的柔韧性和机械性能。
触变剂的加入可以改善无溶剂涂料的耐贮存性以及自流平体系的抗沉淀性能，同时也可以降低相对黏度，延长开放时间，改善施工性能。
基本助剂的选择，也要选择适合于无溶剂涂料的助剂种类，目前市场上所使用的消泡剂、脱泡剂、流平剂等，以迪高与BKY 公司适用于无溶剂涂料的助剂性能佳。
 

2 重防腐涂料的制备

双组分无溶剂重防腐涂料由A、B 两种组分组成，其中A 组分主要是树脂、颜填料等，B 组分主要是固化剂。

A 组分的制备中，颜料和聚合物两种分散体进行混合时，投料次序尤为重要，典型的投料顺序如下：树脂→增稠剂→颜填料分散剂→消泡剂→润湿剂→颜填料→其他助剂等。

将部分树脂先放入高速搅拌机中，在低速下一次加入颜料分散剂、半量消泡剂、脱泡剂、润湿剂，混合均匀后，将颜填料缓缓加入叶轮搅起的漩涡中。加入颜填料后，调节叶轮与调漆桶底的距离，使旋涡成浅盆状，加完颜料后，提高叶轮转速，使其高速分散。随时测定刮片细度，中涂细度：50 ~ 60 μm；面漆细度：40 μm 以下。当细度合格，即分散完毕。分散完毕后，在低速下逐渐补齐剩余的树脂，半量消泡剂、脱泡剂、流平剂、偶联剂等其他助剂，并按施工要求调节其黏度，低速搅拌均匀即可过滤、称量、包装入库。

多种颜填料的加料顺序不同也会影响其涂层性能。一般按照吸油量由大到小将其加入到树脂当中。所谓吸油量与颜填料的颗粒大小有关，通过将亚麻油逐滴加入到100 g 的颜料中，以其全部黏结成球所消耗的亚麻油量为其吸油量。

B 组分的制备中，将固化剂放入高速搅拌机中，在较低速度下逐步加入消泡剂、分散剂、流平剂等。

所制环氧重防腐涂料为双组分涂料，各组分配方可参考表1 ~ 2。

3 重防腐涂料的施工

重防腐涂膜要长期处于严酷恶劣的环境下，因此对其施工的要求很高，正确的施工方式才能保证涂料的优异性能得以体现。施工过程可以分为前处理、涂装、干燥、检查及修补等过程。