底漆在防腐蚀涂层结构中的重要性|工业腐蚀与防护

张作华

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[复制链接] 只看楼主正序阅读楼主发表于: 07-02

底漆在防腐蚀涂层结构中的重要性

赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主张作华

万丈高楼平地起，形象的说明了基础是高层建筑的生命线；而底漆好比就是防腐蚀涂层结构中最重要的“平地”。这块“平地”直接影响着防腐蚀涂层体系的完整性及耐久性，是设施安全运行，企业成本节约，经济效益提高的“保护神”，其在防腐蚀涂层结构中的重要性不可小觑。因此，讨论防腐蚀涂层不得不说底漆，作为涂层结构中的关键性环节，底漆的重要性越来越被设计、施工、研发等部门所关注。

底漆种类繁多，因应用场景不同而不一样。底漆从涂装基材上分有金属底漆和非金属底漆，金属底漆常用的有钢铁及有色金属底漆；非金属底漆常用的有混凝土、花岗岩、大理石、玻璃及塑料底漆等。底漆从特性方面分为普通底漆和功能型底漆（如导电底漆、耐阴极剥离底漆、可剥离底漆（面漆）、导热底漆、耐高温底漆、磷化底漆、低表面底漆、UV底漆等）。底漆从环保性方面分为水性油性底漆、无溶剂底漆及溶剂型底漆等。这些底漆为中间漆和面漆提供稳固的基础，牢固附着于被涂基材上面，共同构成防腐层体系结构，进而增强上道涂层的附着力，提高了中间涂层的缓冲作用和面漆的耐蚀及装饰效果。

底漆的重要作用就是润湿基材面，填充找平，增加比表面积并且渗透锚固基础层。底漆涂装通常涂刷至少两道以上，并且上下道底漆成十字交叉状态，目的就是必须实现“100%全覆盖”，发挥底漆的价值和作用。实际施工中，发现底漆涂刷只有一道，这种现象普遍存在，虽然节约了人工及材料成本，殊不知无法避免的“漏点”为整体涂层的质量效果埋下了隐患，其中“点蚀”的原因大部分就是“漏点”造成。另外对于一些强度不够，基础面较差的混凝土，一道底漆可能“无济于事”，需要多道底漆涂刷才能满足理想的效果。混凝土、大理石、花岗岩因为具有特殊的“毛细孔”特殊结构为底漆更好的“渗透”提高了良好的环境通道，为“封闭”及“锚固”作用的实现创造了条件，是底漆与混凝土、大理石、花岗岩的牢固附着，并与后续涂层的充分粘结的主要因素。为了达到高效的“渗透”效果，施工人员在施工时往往需要加入大量的稀释剂来降低底漆的稠度，虽然渗透率有所增强；但是稀释剂挥发后留下的空腔难以形成“锚固”效果，造成中间层或者面漆的脱层。另外稀释剂的大量挥发还会延长中间层和面漆的干燥时间，影响了施工进度和工期，增加了施工成本。因此，底漆在混凝土、大理石、花岗岩基材上面涂装时，根据需要按照一定的比例添加稀释剂，既利于渗透也不影响涂层质量。笔者也提醒施工人员，市场上常用商品级的混凝土底漆无需添加稀释剂就可以展现出良好的渗透性能。需要注意的是在环保政策驱动下，部分施工人员在混凝土、大理石、花岗岩表面使用了无溶剂底漆，在现有的技术条件下，无溶剂底漆因为高固体含量难以渗透到“毛细孔”内部，只能形成表面覆盖，不能达到“渗透”“锚固”“封闭”的效果，可能会造成中间漆或者面漆的脱层严重后果。所以，要使用环保型无溶剂底漆，满足附着力要求，关键要实现底漆“高固低粘”技术的突破，实现既环保又全渗透目的。

混凝土、大理石、花岗岩底漆有水性的也有油性的，这两种底漆固化机理不一样。油性的底漆大部分都是靠固化剂参与反应完成干燥；而水性底漆有单组分和双组分两种，其中双组分和油性底漆固化机理一样，而水性单组分底漆则是通过与混凝土中的水汽反应来实现固化干燥的，固化后能够有效阻止湿气的进一步挥发，为后续中间漆或者面漆提供理想的干燥环境。混凝土、大理石、花岗岩单组分底漆施工过程中，较大孔洞麻面需要用腻子找平，否则集聚的水性底漆过厚，水汽进不去造成不干燥发粘现象。当然基面比较平整，可以不需要先满批腻子再刷底漆，那样就会“本末倒置”，失去了底漆的填充，渗透，锚固的重要作用。在混凝土、大理石、花岗岩表面涂装底漆时，“渗透”程度除了与稠度有一定关系外还与涂装工艺方法有很大关系。如果给与底漆施加一定的“挤压”，让漆料嵌入透至毛细孔内部，就可以实现漆料渗透更深，锚固更稳的效果，其中刷涂工艺就是“挤压”式施工工艺，而底漆采用喷涂工艺施工时，只是一种“撞击式表面涂覆”渗透效果不如涂刷。根据笔者实际施工经验，认为混凝土、大理石、花岗岩最佳的涂装工艺方法为：涂刷-辊涂-喷涂。

金属底漆，主要针对钢铁基层，他们之间的附着力取决于表面处理程度。不同于混凝土、大理石、花岗岩具有的“毛细孔”特性，金属表面不存在渗透功能，只能靠一定的粗糙度和清洁度来增大比表面积实现底漆与金属的附着力。从手工除锈到机械打磨，再到喷砂，底漆与金属的附着力强度是递增的，尤以干喷砂最佳。当采用湿喷砂表面处理时，建议使用水性底漆。有色金属如不锈钢，金属铝等其表面光滑并有油脂和杂质，一部分还有钝化膜，氧化膜等，涂装前需要去油拉毛处理，最好使用石榴石进行轻喷砂，保证一定的清洁度和粗糙度，建议采用耐阴极剥离底漆（其附着力拉拔可以达到15Mpa以上）或者其他有色金属专用底漆，需要注意的是有色金属底漆的使用必须选择非皂化类底漆，否则会造成脱层和翘皮质量问题。一些局部修补，或者易燃易爆区域，有限空间施工使用的金属底漆可以采用磷化，钝化底漆，带锈底漆，水性底漆等涂装；一些翻新的钢结构，管道，储罐表面涂装无需去除旧涂层，只需要简单的清理表面灰尘及油污就可涂装的低表面处理底漆。这种底漆附着力强，可以配套多种防腐蚀面漆，大大节约施工成本和提高施工安全性。这种低表面处理底漆在大庆石化成功应用，是大型贮罐防腐蚀涂层翻新不停车涂装的技术突破，并实现量产销售。

塑料等非金属表面，特别是一些带有极性基团的塑料，因为表面能活性差，结晶度高，表面光滑，化学惰性以及脱模剂残留等原因，导致普通底漆附着非常困难。为了提高塑料底漆的附着力，必须改善其表面性能，可以通过对塑料表面进行打磨，喷砂，溶剂清理，火焰灼烧，电晕处理等方法才能喷涂塑料专用底漆。底漆干燥后涂覆各种性能和色彩的配套面漆，增强塑料的耐久性和美观性。因此，塑料等非金属表面涂装，表面处理和底漆选择极为关键，尤为底漆起着承上启下的重要作用，通过底漆良好的附着，才能实现塑料丰富多彩的需求性和实用性，保证塑料在各个应用领域特别是防腐蚀领域长效的使用寿命。

虽然底漆遍布于防腐蚀涂层的方方面面，而在防腐蚀涂层应用领域体量最大，应用最广，最具代表性的要数钢铁防腐涂层。据资料统计，2024年中国金属防腐蚀行业市场规模为4500亿人民币，其中钢铁涂层防腐市场规模为2025亿元人民币。因此，钢铁防腐蚀底漆选择与应用在涂层结构中具有重要的位置，正确的配套和科学的使用可以大大延长钢铁耐蚀时间和设施的使用寿命，有效的避免腐蚀造成的损失，可以说底漆并“不低”而是稳固防腐涂层体系的“高手”。钢铁腐蚀还有一种奇怪的“现象”，就是有些涂层下的钢铁腐蚀比未进行涂层防腐的“裸钢铁”腐蚀厉害，究其原因与底漆有关系。通过分析，金属表面（处理或者未处理）存在看不见的“空穴”，当底漆“全覆盖”时，漆料就会填满这些“空穴”，内部不存在空气水汽介质，形成不了腐蚀电池，因此可以保证涂层的完整性，保护钢铁不被腐蚀。当涂层吸水后依然具有很好的附着力（湿附着力）说明底漆锚固稳定，覆盖全面，涂层完整；如果湿附着力差，说明水分浸透到底漆与基材的界面，形成气泡或者剥离，导致钢铁基材暴露在腐蚀介质中，从而引发了电化学腐蚀。因此，湿附着力的强弱是钢铁涂层防腐蚀性能的重要指标之一，也说明了底漆的锚固特性及覆盖程度在防腐蚀涂层结构中的重要作用。钢铁涂层下腐蚀重于“裸钢铁”腐蚀除了上述原因外，还有以下几点因素：
1.裸钢铁腐蚀，相对均匀的表面腐蚀；而涂层下钢铁腐蚀是局部的深度穿孔、剥离。
2.裸钢铁腐蚀，是一种均匀的电化学腐蚀；而涂层下钢铁腐蚀是一种大阴极-小阳极加闭塞电池的联合作用。
3.裸钢铁腐蚀，腐蚀程度受到介质浓度的影响；而涂层下钢铁腐蚀是一种微环境腐蚀，介质富集，环境更加恶劣。
4.裸钢铁腐蚀，腐蚀速率较慢，可以预测；而涂层下钢铁腐蚀，局部腐蚀加速，可以达到裸钢铁腐蚀速率的数十倍。
总之，涂层下钢铁腐蚀更加严重的主要原因是局部电化学驱动，界面环境的恶化已经防护失效共同作用的结果。相对于裸钢铁均匀腐蚀，涂层破损点因为能量集中释放，形成了“爆发式”局部破坏，因此比裸钢铁腐蚀更加厉害，而且危害更大，是一种隐藏式的钢铁腐蚀“杀手”。为了避免涂层下钢铁腐蚀，施工中必须对钢铁进行严格的表面处理（建议采取喷砂方法，达到Sa2 1/2级）；规范底漆涂刷的全面性（建议涂刷不低于2道并十字交叉进行）；保持涂层的定期维护，控制涂层良好的完整性。

随着工业防腐蚀涂料技术的进步，底漆的发展非常迅猛，展示了底漆应用的强大生命力，也充分验证了底漆在防腐蚀涂层中的重要性。作为防腐蚀涂层结构中不可缺少的组成部分，底漆为防腐层中间层或者面层提供了良好的附着环境，保证了了防腐层的完整性和使用年限使用。然而有部分专家认为防腐蚀结构中的底漆可以省略，以面代底，或者叫底面合一，这样可以节省大量的材料和人工，降低施工成本，提高经济效益。笔者认为腐蚀介质千变万化，相对应的防腐蚀涂层也必须与之相适应，单一的涂层结构不可能完全满足纷繁复杂的腐蚀环境要求，两种观点正确与否，还得留与应用实践去验证，笔者拭目以待。