李群 陈旭杰 辛亮 管金胜 江炯

摘要：本文以环氧树脂E51为主要成膜物质，采用含有环氧基团的低分子量环氧化合物为活性稀释剂，添加防锈颜料、填料和助剂制备一种高固体分环氧重防腐涂料，其体积固含高达99.6%，该涂料施工性能好，一次成膜厚度可达300μm，耐盐雾性能超过4000h，与混凝土之间的附着力达到10.5MPa，同时具有优异的耐化学品性。将该涂料应用到海工混凝土防腐实践中，取得良好的防护效果。

关键词：高固体分环氧;海洋腐蚀;混凝土;电化学腐蚀

海工混凝土是一种用在海洋腐蚀环境中的高耐久性和高强度混凝土，主要服役在港口码头和桥墩，经常遭受浪花溅击。海水和海洋大气中的氯离子会聚集在混凝土表面并逐渐向混凝土内部渗透，氯离子会侵蚀混凝土内部钢结构并带来腐蚀灾害，因此，必须对海工混凝土进行有效防护，才能延长混凝土在海洋腐蚀环境中的服役寿命。在混凝土表面涂装重防腐涂料是最经济、最方便和最有效的防护手段[1，2]。重防腐涂料相对于常规防腐涂料而言，是一种能够在苛刻腐蚀环境下提高长效防护寿命的一种涂料，其有两个基本特点：①成膜厚度比较厚，一般膜厚在200μm以上，部分腐蚀环境下可高达1000～2000μm;②防护时间特别长，一般重防腐涂料的防护寿命在10年以上，即使在强酸、强碱和化学品介质的C5-x腐蚀环境下，仍能达到5年以上的服役寿命[3，4]。重防腐涂料对混凝土的防护机制主要为物理屏蔽作用，重防腐涂层在混凝土基材表面紧密附着，并形成致密的保护性漆膜，该漆膜可以有效抑制外界腐蚀介质（主要为溶解氧、水分子、氯离子、酸性气体等）向涂层内部渗透，延长混凝土的服役寿命。但是任何涂料漆膜都是一层半透膜，在长期服役过程中会遭受破坏而逐渐老化，主要表现为涂层在高温、高湿、高辐射和高盐雾等海洋大气环境因素的综合作用下，涂层表面的环氧树脂化学键发生断裂，主要成膜物质对填料的包裹性能变差，漆膜表面粗糙度增加，光泽度下降，并逐渐产生粉化和脱落现象[5]。北京化工大学胡明涛[6]通过模拟南海海洋大气环境下多种典型复合涂层失效过程，在实验室循环加速试验别结合海南万宁大气曝晒试验站，综合考虑了强太阳辐射、高温、氯化钠颗粒、干湿交替、降雨和温差等因素对漆膜耐老化性能的影响规律，发现高温、紫外老化和干湿交替是导致漆膜老化的主要原因。

本文根据海工钢筋混凝土的特点，本文设计并研制一种厚浆型高固体分环氧重防腐涂料，一方面通过配方设计，增加漆膜对混凝土的附着力，另一方面，添加紫外光吸收剂和其他助剂，提高环氧重防腐涂料的耐老化性能。经配方优化后，该涂料施工性能良好，一次成膜厚度可达300μm，并具有优异的耐盐雾性能和耐海水浸泡性能，适合用于海工钢筋混凝土的防护。

1 涂料制备和基本性能

高固体分环氧重防腐涂料制备：采用E51环氧树脂、活性稀释剂、防锈颜料、填料和助剂经高速分散，研磨后制成漆料组分，并搭配改性胺固化剂，混合均匀后即可施工，可喷涂、刷涂和滚涂，制得漆膜的基本性能指标见下表。

高固体分环氧重防腐涂料性能测试：参照《GB/T 9286色漆和清漆漆膜的划格试验》进行漆膜的百格附着力测试;参照《GB/T 5210色漆和清漆拉开法附着力试验》进行漆膜的拉拔附着力测试;参照《GB/T1731漆膜柔韧性测定法》进行漆膜柔韧性测试，参照《GB/T 1732漆膜耐冲击测定法》进行漆膜耐冲击性测试，部分测试照片见图1。将配方优化后的高固体分环氧重防腐涂料涂装到马口铁上，控制漆膜厚度为30μm以内，发现漆膜表面平整，百格附着力测试采用单刃切割刀在漆膜上进行划格，间距为1mm，用软毛刷延划线处轻轻打扫干净，然后用3M胶带重复三次平稳撕离后未发现明显漆膜脱落现象，说明所制得的涂料的附着力为0级;抗冲击试验采用1kg小球从100cm竖直高度进行冲击，柔韧性测试采用QTX漆膜弹性测试器滚轴曲率半径为2mm进行绕棒弯曲，采用4倍放大镜观察漆膜弯曲和冲击处的破损情况，无漆膜脱落和龟裂，说明底漆和面漆的柔韧性为2mm，抗冲击性能为100cm。漆膜拉拔法附着力测试将试柱底面（S，约2cm2）均匀的涂上环氧黏合剂，固化后用手动拉拔仪评估漆膜与基材之间的结合强度，以确定其最大拉伸拉力，其拉拔附着力为10.5MPa。

通过高固体分环氧重防腐涂料漆膜的基本性能测试，说明该涂料具有良好的施工性能和防护性能，漆膜在基材上结合强度高，柔韧性好，耐冲击性能优异，在环境服役过程中科展现良好的防护效果。

2 高固体分环氧涂料在海工混凝土的施工应用

将制备好的高固体分环氧重防腐涂料应用到海工混凝土的防腐实践中，涂装地点为滨海某港口码头的海工钢筋混凝土桥墩，设计防腐寿命为15年以上。在混凝土基材表面经除尘和去污后，采用高压水冲洗表面，晾干待用。首先采用渗透性环氧清漆对混凝土进行滚涂，主要是为了密封混凝土中的气孔，同时增加混凝土表面強度，让后续高固体分环氧重防腐涂料在混凝土表面更好附着结合，该渗透性环氧清漆全部湿透到混凝土内部，其膜厚忽略不计;然后涂装自制高固体分环氧涂料，采用滚涂方式涂装2道，每道干膜厚度为240μm，涂装间隔≥24h，漆膜总膜厚≥480μm。涂装时间为2018年1月，现场施工照片见图2，涂层服役30个月后，进行涂层对海工混凝土的防护性能评价，发现漆膜表面无起泡、脱落和腐蚀现象，说明自制高固体分环氧重防腐涂料对海工混凝土基材的防护性能良好。

3 结论

（1）本文制备一种高固体分环氧重防腐涂料，其体积固含高达99.6%，该涂料施工性能好，一次成膜厚度可达300μm，耐盐雾性能超过4000h，与混凝土之间的附着力达到10.5MPa，同时具有优异的耐化学品性。

（2）将自制高固体分环氧重防腐涂料涂装在港口海工钢筋混凝土桥墩上，该涂料施工性能好，一次成膜厚，并具有优异的耐海水和耐盐雾性能，与基材混凝土的结合力好，服役2年后取得良好的防护效果。

参考文献：

[1]刘栓，蒲吉斌，王立平，等.石墨烯重防腐涂层在国网输电铁塔防护的应用研究[J].中国材料进展，2017，36（6）：442-447

[2]刘栓，周开河，吴跃斌，等.石墨烯改性重防腐涂料在世界最高输电铁塔的防腐应用[J].腐蚀科学与防护技术，2019，31（1）：114-120

[3]陈科锋，方云辉，周开河，等.石墨烯导电防腐涂料的制备和性能评价研究[J].表面技术，2018，47（12）：246-254

[4]曹慧军，张昕，韩金，等.高固体分环氧海洋防腐蚀涂料的研究进展[J].中国材料进展，2014，33（1）：20-26

[5]李亮，曹京宜，李旭，等.海洋环境设备涂层老化和失效的影响因素研究[J].环境装备工程，2020，17（2）：97-83

[6]胡明涛.模拟海洋大气环境多种典型复合涂层失效机理研究[M].北京化工大学，2018