一、引言

自從改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，隨之一座座規(guī)模宏大的基礎(chǔ)設(shè)施拔地而起，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)建設(shè)記錄乃至奇跡！鋼結(jié)構(gòu)建筑因具有可靠性高、輕質(zhì)高強(qiáng)、適合機(jī)械化加工、工業(yè)化生產(chǎn)程度高、施工周期短以及密封性能好等特點(diǎn)，在工業(yè)與民用建筑中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的第一座特大型懸索橋——虎門大橋起，近到世界上跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)建筑——北京奧運(yùn)主體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”，再到上海世博會(huì)保留的永久性建筑——世界上最大雙向大跨度無(wú)柱展廳“中國(guó)館”，都是我國(guó)建筑史上的代表作品。但是，易腐蝕是鋼結(jié)構(gòu)的致命缺點(diǎn)之一，一旦被腐蝕，其強(qiáng)度等主要力學(xué)指標(biāo)將顯著下降，嚴(yán)重降低鋼結(jié)構(gòu)件和建筑的安全性和耐久性，因此在鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中主要采用多道防腐配套涂層體系。ISO 4618—2006《色漆和清漆 涂覆材料的術(shù)語(yǔ)和定義》將多道防腐涂層體系定義為 ：“涂裝在底材上的所有涂層的總稱”；NACE（美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)）將其定義為 ：“按照預(yù)定順序和道數(shù)在底材上涂裝的涂層”。一般這種涂層體系由底漆、中間漆和面漆組成。底漆的作用是附著在底材上，為以后施工的涂料提供基底，保護(hù)底材免遭腐蝕等 ；中間漆的作用是增強(qiáng)整個(gè)涂層體系的屏蔽性，減少外界的腐蝕介質(zhì)滲透，增大干膜厚度，起承上啟下作用 ；面漆的作用是保持良好的保光保色性，不易粉化，具有指定的光澤，裝飾性強(qiáng)等。本文針對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中普遍采用的代表當(dāng)今和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的3種高性能面漆 ：聚氨酯涂料、氟碳涂料和聚硅氧烷涂料進(jìn)行歸納和比較，以便鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝相關(guān)人員（包括設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制、涂料供應(yīng)商）對(duì)此有個(gè)正確的了解。

聚氨酯涂料脂肪族聚氨酯涂料是一種高性能的長(zhǎng)效重防腐蝕涂料，在大部分嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中得到廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用最多的配套涂層體系是：富鋅（有機(jī)或無(wú)機(jī)）底漆1道/環(huán)氧云鐵中間漆1~2道/聚氨酯面漆2道，總干膜厚度約200~350 μm。這一配套涂層體系十多年來(lái)已廣泛用于橋梁、建筑、石油化工、電站、船舶和海上設(shè)施等處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境的各種鋼結(jié)構(gòu)的防腐涂裝，并被證明是行之有效的。其涂層體系的防護(hù)期，一般沿海地區(qū)約10 a，內(nèi)陸地區(qū)可達(dá)15 a以上。例如老人牌無(wú)機(jī)富鋅底漆/環(huán)氧封閉漆/環(huán)氧云鐵中間漆

二、聚氨酯面漆

聚氨酯面漆所組成的防腐配套涂層體系，經(jīng)國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心多次檢測(cè)，結(jié)果如下 ：

● 耐中性鹽霧試驗(yàn) ：4392h，達(dá)到1級(jí)（良好級(jí)）；8000h，達(dá)到2級(jí)（合格級(jí)）；● 濕熱試驗(yàn) ：1000h漆膜無(wú)變化，評(píng)為1級(jí) ；

● 人工加速老化試驗(yàn) ：1000h不起泡、不脫落、不開(kāi)裂、不生銹 ；

● 耐酸、耐堿試驗(yàn) ：5%H2SO4溶液中8h，合格，5%NaOH 溶液中60h，合格。就聚氨酯面漆及其配套涂層的耐鹽霧性指標(biāo)而言，國(guó)家有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定為1000h（如HG/T 3656—1999《鋼結(jié)構(gòu)橋梁漆》、TB/T 2773—1997《鐵路鋼橋用面漆供貨技術(shù)條件》等），因此，該配套涂層體系的耐鹽霧性與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比性能優(yōu)異，被國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)工程廣泛采用，受到普遍好評(píng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)防腐蝕提出了更高的要求，既要提供長(zhǎng)效保護(hù)（如有的工程要求達(dá)到20a或更長(zhǎng)的保護(hù)期），又要安全、健康，符合環(huán)保的最新要求；既要優(yōu)化環(huán)境，又要講究成本和效益。在這方面，除了各種新型重防腐涂料的研發(fā)外，近幾年在聚氨酯涂料更新?lián)Q代產(chǎn)品氟碳涂料和聚硅氧烷涂料方面進(jìn)行了大量的研究。但由于聚氨酯涂料及其配套涂層相對(duì)優(yōu)異的性價(jià)比和施工性，目前在大型鋼橋等眾多重防腐涂裝中仍唱主角，占據(jù)主導(dǎo)位置。

三、氟碳涂料

氟碳涂料20世紀(jì)90年代，日本較多使用氟碳涂料作為鋼結(jié)構(gòu)橋梁的防護(hù)面漆，并取得成功，例如1999年日本建成的明石海峽大橋（跨度1 990m懸索橋）、多多羅大橋（跨度890m的斜拉橋），其鋼梁、鋼塔均采用氟碳面漆。眾所周知，氟原子具有最高的電負(fù)性以及除氫原子以外的最小原子半徑，因此氟碳聚合物具有極高的穩(wěn)定性。在氟碳聚合物中，氟原子包圍在碳鏈外，形成緊密的保護(hù)層，使其不易受到外界的侵襲 ；又因?yàn)榉季酆衔镏写罅康腇—C鍵，是一種高鍵能（460.2 kJ/mol）化學(xué)鍵，因此具有優(yōu)異的保光性、保色性、耐候性、耐熱性、耐腐蝕性、耐化學(xué)品性、耐沾污性、耐摩擦性等性能。由于氟碳樹(shù)脂只有在含氟的溶劑中才能較好的溶解，要生產(chǎn)低VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的產(chǎn)品有一定難度，同時(shí)它的反應(yīng)物可能仍然會(huì)含有異氰酸酯，所以在環(huán)境友好以及施工性能等方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)。而聚硅氧烷涂料在各種大型工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用，顯得更為合理和環(huán)保。

四、聚硅氧烷涂料

聚硅氧烷涂料利用有機(jī)-無(wú)機(jī)混接技術(shù)，使兩種材料形成共享一個(gè)化學(xué)鍵的聚合體，是聚硅氧烷的主要化學(xué)反應(yīng)。混接技術(shù)主要有4個(gè)方面 ：有機(jī)基體、無(wú)機(jī)基體、互穿網(wǎng)絡(luò)和真接枝。通過(guò)混接技術(shù)，聚硅氧烷涂料實(shí)現(xiàn)了將有機(jī)物的最佳特性（如容易加工、撓性、柔韌性、光澤和常溫固化）和無(wú)機(jī)物的最佳特性（惰性、硬度、附著力、耐化學(xué)品性、耐高溫性、耐候性、耐紫外線和耐磨性）有機(jī)地結(jié)合在一起。常見(jiàn)品種有脂肪族環(huán)氧改性聚硅氧烷、丙烯酸改性聚硅氧烷、丙烯酸尿烷改性聚硅氧烷、硅溶膠混接物及有機(jī)硅溶膠等。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要是前兩者。環(huán)氧改性聚硅氧烷將環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)異的黏結(jié)力和防腐性與聚硅氧烷突出的保光保色性巧妙地結(jié)合于一體，達(dá)到“強(qiáng)-強(qiáng)”聯(lián)合的效果，更符合重防腐涂裝的要求 ；而丙烯酸改性聚硅氧烷，則是丙烯酸樹(shù)脂與聚硅氧烷兩者的保光保色性“疊加效應(yīng)”，適 合于耐久性要求。但是問(wèn)題的關(guān)鍵不在于以什么樹(shù)脂進(jìn)行改性，而在于涂料中硅氧烷樹(shù)脂的含量，即Si—O鍵的含量。

五、結(jié)語(yǔ)

（1） 聚氨酯涂料仍唱主角。近年來(lái)我國(guó)大型重防腐涂裝工程實(shí)踐表明 ：雙組分丙烯酸聚氨酯面漆以其優(yōu)異的性價(jià)比，在橋梁、風(fēng)機(jī)、水電、火電、石化裝置、大型油庫(kù)、海洋工程、民用機(jī)械等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。筆者認(rèn)為聚氨酯涂料仍將在重防腐涂裝中唱主角，而且成功業(yè)績(jī)廣泛而豐厚。

（2） 目前的氟碳涂料急待改進(jìn)。關(guān)于氟碳涂料，2005年頒布了HG/T 3792—2005《交聯(lián)型氟樹(shù)脂涂料》標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定溶劑可溶物氟含量≥18%，一般國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目要求氟含量提高至≥24%。但在實(shí)際中個(gè)別企業(yè)以較低的氟含量充當(dāng)氟碳涂料，顯然達(dá)不到氟碳涂料的高性能要求。當(dāng)前氟碳涂料在施工中暴露出以下兩方面問(wèn)題：其一 ：低固含量、高VOC，不符合環(huán)保要求，當(dāng)務(wù)之急是提高涂料的固體分或開(kāi)發(fā)水性氟碳樹(shù)脂；其二，重涂性需進(jìn)一步改進(jìn)，以利于重涂二道面漆和維修涂裝。

（3） 聚硅氧烷涂料是一種環(huán)境友好型高性能面漆。聚硅氧烷涂料是一種高固含量、低VOC、環(huán)境友好型高性能面漆，因其Si—O鍵與F—C鍵鍵能均較高，呈現(xiàn)優(yōu)異的性能，在歐美受到重視。我國(guó)有些重點(diǎn)工程，如首都機(jī)場(chǎng)T-3航站樓大型鋼結(jié)構(gòu)等，采用聚硅氧烷涂料并取得成功。