一、引言

隨著陸地資源的逐步枯竭，人們對(duì)海洋資源開發(fā)的重視程度逐年遞增，海洋領(lǐng)域已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。身處海洋經(jīng)濟(jì)時(shí)代，海洋腐蝕問題成為我們必須面對(duì)的難題，海洋腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失是非常驚人的。目前常用的金屬防腐蝕的方法有很多，比如采用緩蝕劑、陰極保護(hù)、采用金屬保護(hù)層以及涂裝防腐涂料等。在所有的防腐措施中，涂裝防腐涂料是目前性價(jià)比最高、效果最好的方法。本文從電化學(xué)保護(hù)、屏蔽隔離及鈍化緩蝕三個(gè)方面對(duì)船舶防腐涂料的防腐蝕機(jī)理進(jìn)行了綜述。

二、研究進(jìn)展

1.電化學(xué)保護(hù)機(jī)理

利用電化學(xué)保護(hù)機(jī)理的防腐涂料主要是在涂料中加入鋁、鋅等比鋼鐵活潑性更強(qiáng)的金屬粉末。在海水等腐蝕介質(zhì)中，涂裝了含有鋁、鋅等防腐蝕涂料的船舶在發(fā)生原電池腐蝕時(shí)，電位更負(fù)的鋁、鋅會(huì)比鋼材優(yōu)先發(fā)生腐蝕，從而達(dá)到犧牲陽(yáng)極（涂料中的鋅粉、鋁粉）保護(hù)陰極（鋼材等）的效果。例如在一種雙組分水性環(huán)氧富鋅涂料中，當(dāng)涂料中鋅粉含量超過70%時(shí)，涂料中的鋅粉顆粒才能與鋼材之間的電流傳導(dǎo)達(dá)到有效值。并且鋅粉發(fā)生腐蝕后的產(chǎn)物可以填充涂層中的空隙封閉漆膜受損部位。

2.隔離屏蔽機(jī)理

利用隔離屏蔽機(jī)理的防腐涂料主要是在涂料中加入鱗片狀顏填料來降低涂層對(duì)水、氧氣等腐蝕因子的滲透性。涂層中的片狀填料呈層狀分布，這種分布結(jié)構(gòu)達(dá)到了一種“迷宮效應(yīng)”，極大的延長(zhǎng)了腐蝕介質(zhì)穿過涂層接觸鋼鐵的路徑，極大地延長(zhǎng)了防腐涂料的耐腐蝕壽命。這種片狀填料有金屬材料如鋁、鋅及金屬合金，也有非金屬材料如玻璃鱗片、云母、石墨烯等。較多的研究表明，添加片狀鋅粉的富鋅漆在相同條件下比添加球狀鋅粉的富鋅漆具有更好的耐腐蝕性能，這足以說明：片狀填料在涂層中的分布結(jié)構(gòu)極大地提高了該類涂料的耐腐蝕性能。表面改性處理后的玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂有很好的結(jié)合力，研究表明當(dāng)涂料中添加8wt%改性玻璃鱗片時(shí)，該涂料具有最佳的力學(xué)性能，并且該涂料的耐腐蝕性、耐海水浸泡性以及抗壓能力均能滿足復(fù)雜多變的深海環(huán)境。玻璃鱗片為顏填料的涂層具有極高的抗?jié)B透性，較好的耐腐蝕性能，玻璃鱗片的加入也降低了涂層內(nèi)部的收縮應(yīng)力，能在惡劣的腐蝕環(huán)境中長(zhǎng)期有效的保護(hù)基材。石墨烯具有極高的抗?jié)B透性，含有石墨烯的涂層對(duì)水、氧氣、離子等腐蝕因子進(jìn)行隔離，改性處理后的石墨烯能夠均勻的分散在涂層中，在涂層中呈層狀分布的石墨烯結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為一種“迷宮效應(yīng)”，這種層狀分布結(jié)構(gòu)極大地延長(zhǎng)了腐蝕介質(zhì)穿過涂層與內(nèi)部基材發(fā)生腐蝕反應(yīng)的路徑，間接的延長(zhǎng)了涂層保護(hù)基材的有效壽命。陳中華等制備了一種水性石墨烯/環(huán)氧富鋅涂料，對(duì)比了鋅粉和石墨烯對(duì)涂料的性能影響。并通過中性鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試對(duì)涂料的耐腐蝕性能進(jìn)行了表征。研究表明：添加石墨烯后，涂層的耐蝕性能有所提高，添加石墨烯可以減少鋅粉的用量，當(dāng)添加0.8wt%石墨烯時(shí)，涂層的耐蝕性和附著力最佳，涂層耐中性鹽霧試驗(yàn)的時(shí)間接近1,000h。

3.鈍化、磷化緩蝕機(jī)理

利用鈍化、磷化緩蝕機(jī)理的防腐涂料主要是在涂料中加入一些能夠?qū)︿撹F等金屬母材起到鈍化、磷化作用的顏填料，傳統(tǒng)的該類顏填料主要有紅丹類、磷酸鹽系和鉻酸鹽系等顏填料。該類顏填料雖具有極高的耐腐蝕性能，但是對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)境保護(hù)的逐步重視，目前該類顏填料已經(jīng)被市場(chǎng)逐步淘汰。

三、結(jié)論及展望

目前，能應(yīng)用于海洋腐蝕環(huán)境的防腐涂料基本上是按照電化學(xué)保護(hù)、屏蔽隔離及鈍化緩蝕三種防腐機(jī)理來設(shè)計(jì)的，傳統(tǒng)防腐涂料基本是按照三種防腐機(jī)理中的一種來進(jìn)行設(shè)計(jì)。