水性无机富锌涂料的制备研究+文献综述(5)
予金属制品绚丽的色彩和光泽等装饰效果，并且还可与其他保护方法配合使用，
具有施工简便、适应性广、不受设备面积和形状约束等优点[8]
。因此涂料防腐被
认为是最经济有效且应用普遍的方法。
1.3 水性无机富锌涂料
水性无机富锌涂料是以无机硅酸盐（如：硅酸钠、钾、锂水溶液等）为基料、
金属锌为主要防锈颜料，添加多种填料和助剂而成的一种厚浆型重防腐涂料， 除
了具有环保特性外，还具有其他一些特殊性能，如良好的耐溶剂性、耐温隔热性
和耐候性。 现已广泛用于海洋、 高温等各种环境中钢结构的长效防腐， 包括轮船、
集装箱、海洋平台、各类海岸设施、桥梁、贮罐、塔架、管线和各类大型建筑的
钢铁构件等，均取得令人满意的效果。据美国航空航天局（NASA）报告，在各
类富锌涂料中抗蚀性最佳的为水性无机富锌涂料， 它在海洋大气条件下的使用寿
命至少为25 年[9]
。
1.3.1 水性无机富锌涂料的特点
水性无机富锌涂料除了具有优异的防腐蚀性能，同时还具有以下特点[10]
:
（1）优良的附着力。硅酸盐系水性无机富锌涂料的在干燥成膜过程中形成
硅酸锌空间网状结构聚合物，同时硅酸盐与金属基材表面形成硅酸锌铁络合物，
从而形成牢固的化学键使涂层与基材之间具有优良的附着力。
（2）耐候性。和有机涂料相比，水性无机富锌涂料可以抵抗太阳学射线而
不发生氧化。 即使在长期曝晒的环境下， 依然不会出现粉化、 开裂或脱落的问题。
（3）耐磨性。水性无机富锌涂料在干燥成膜的过程中形成致密的硅酸锌空
间网状结构，因此其涂层较硬且耐磨。
（4）耐热性。水性无机富锌涂料的基料为硅酸盐，硅酸盐涂层硬化时以聚硅氧烷（Si-O-Si）相结合，这种 Si-O键的结合能（106kcal/mol）比 C-C 键的结
合能（82.6kcal/mol）大得多，所以具有非常好的耐热性。
（5）耐辐射性。据 Oakridge 国家实验室试验表明，无机富锌涂层系统对高
累积辐射量具有优异的抵抗能力。 该类涂料甚至可以在高辐射量的核电厂设备上
使用。
（6）耐溶剂性。水性无机富锌涂料同其他的水性涂料一样，具有非常优异
的耐溶剂性。不溶于汽油、甲苯、二甲苯等烃类溶剂，对醚、酮以及氯化烃等溶
剂依然具有很强的抵抗能力。
（7）环保安全性。水性无机富锌涂料以水为溶剂或稀释剂，零 VOC 排放，
无闪点，无毒、无可燃性和爆炸性。在施工和运输中无需采取严格的防火措施，
简化了生产和施工条件，提高了安全性能。
（8）抗静电性。无机涂层相对于有机涂层导电性较好，一般可用于防止和
消除静电的导电涂料的电阻率为 106
-108
Ω·cm。当水性无机富锌涂料干膜中锌
含量≥74%时，其电阻率一般为 103
-108
Ω·cm，远低于一般导电涂料，即水性
无机富锌涂料消除静电的性能远好于一般导电涂料。
1.3.2 水性无机富锌涂料的成膜机理
如前所述，水性无机富锌涂料通常以碱金属的硅酸盐溶液为基料，金属锌为
主要的防锈颜料。作为基料的碱金属硅酸盐溶液决定了涂料的品种和性能。不同
硅-钾（钠）摩尔比的硅酸盐结构是不同的，如图 1-1 所示。锌粉与基料混合后，
逐渐与硅酸盐分子结构中的羟基发生反应，形成硅酸锌聚合物，同时钢材中的铁
原子也与羟基发生键合作用，最终形成空间网状结构，从而完成湿漆膜的固化过