腐蚀不仅降低船舶等设备的使用可靠性、在航率和寿命，而且造成巨大的经济、军事损失。据统计，我国船舶的腐蚀损失约占维修费用的 1/2左右。因此，搞好腐蚀防护的研究工作，具有重要的经济和社会意义。  
目前舰艇维修普通舱室采用的还是价格较低的醇酸及环氧酯防锈底漆，这些品种的防锈漆因其耐水、耐候、耐化学品性能差，只有 1-2年的保护期限，在严酷环境甚至少于半年。近年来，在大型舰船维修中逐步开始使用氯化橡胶系列涂料，但此种涂料储存性能不够稳定，而且氯化橡胶一般是用天然橡胶合成，我国天然橡胶资源不足，每年还需大量进口，所以制成的涂料成本较高，比醇酸类涂料高出80%以上；另外，因其在生产过程中污染大气，发达国家规定2000年限制它的生产，而我国也将在2010年限制氯化橡胶树脂的生产。  
高氯化聚乙烯涂料具有优异的性能价格比，同时耐盐雾、耐水、稀酸、化学烟雾和干湿交替；并具有施工方便，涂装不受季节限制，可低温固化，无最长涂装施工间隔要求，重涂性好等深受用户欢迎的特点。本文介绍了改性高氯乙烯防锈涂料的研制内容。  
?  实验部分  
2.1 基料的选择  
由于氯化橡胶涂料储存性能不够稳定且限制生产，国内外积极寻找其替代用品，其中共聚法生产的氯醋树脂、 MP氯醚树脂和HCPE树脂的应用逐渐扩大。但是MP树脂价格太高，而氯醋树脂的耐水性欠佳，因此，国内外将主要发展方向转向高氯化聚乙烯（简称HCPE），而且HCPE树脂的成本也较氯化橡胶低。以HCPE树脂取代氯化橡胶、氯磺化聚乙烯树脂是一个必然的趋势。  
新型高分子合成树脂 HCPE，由于其分子链结构中不含双键，氯原子呈无规则分布，除秉承了聚乙烯良好的耐水性能以外，还具有良好的耐候性、耐臭氧性、耐燃性、耐化学品性和较好的耐油性。以HCPE树脂制成的高性能防腐涂料，是国际上公认的高性能防腐涂料，也是90年代以来我国正大力发展的涂料品种。但由于HCPE树脂是聚氯乙烯进一步氯化的产物，属脆性树脂，附着力较差； 如果表面处理或施工不当，会产生整张剥离的弊病。 因此，用其作为涂料的成膜物质必须进行大量改性工作。  
2.2 防锈涂料改性树脂的选择  
广泛筛选可与 HCPE树脂相溶的改性树脂，改进涂层附着力差、易脱落的缺陷。在用各种树脂来拼用时，必须考虑到既要改进HCPE树脂的缺点，又要尽量保留其优点。因此，应采用那些用量少而效果大的树脂，有时可同时采用几种树脂进行改性。由于HCPE树脂结构饱和，分子中不含双键，极性较低；引入带有较多极性基团的树脂，来改善涂层的附着力。试验时，先拼用HCPE树脂量1/3的改性树脂（即HCPE树脂重量的1/3），通过测定涂膜的机械物理性能和耐盐水、酸、碱等性能，综合考虑性能价格比，确定改性树脂的具体品种。再进行改性树脂用量的筛选，具体的树脂品种选择见表1。  
表1 防锈底漆中改性树脂品种的选择  
  机 械 物 理 性 能  
 防 腐 蚀 性 能 *  
 改 性  
  
序号  
 品 种  
 附着力  
划圈法  
（级）  
 附着力  
拉开法  
MPa  
 柔韧  
性  
mm  
 冲击  
强度  
cm  
 耐盐水  
40 ℃  
 耐酸  
 耐碱  
 耐油  
 树脂价格万 / 吨  
  
1  
 HCPE  
 1 －  
 0.1  
 1 －  
 25  
 0  
 0  
 0  
 0  
 --  
  
2  
 HCPE+ 氯化石蜡  
 1 －  
 0.2  
 1  
 50  
 1  
 1  
 1  
 1  
 0.4  
  
3  
 HCPE+ 酮醛树脂  
 1  
 0.5  
 6  
 ×  
 7  
 6  
 5  
 1  
 2  
  
4  
 HCPE+MP25  
 1  
 0.8  
 2  
 20  
 9  
 9  
 8  
 5  
 5  
  
5  
 HCPE+ 丁腈橡胶  
 ×  
 ×  
 1  
 25  
 1  
 1  
 1  
 0  
 2  
  
6  
 HCPE+ 氯丁橡胶  
 3  
 ×  
 2  
 25  
 1  
 1  
 1  
 0  
 2  
  
7  
 HCPE+ 丙烯酸  
 3  
 0.3  
 5  
 30  
 4  
 4  
 3  
 6  
 1.4  
  
8  
 HCPE+ 醇酸树脂  
 2  
 0.3  
 2  
 20  
 2  
 2  
 2  
 2  
 1  
  
9  
 HCPE+ 石油树脂  
 2  
 0.3  
 1  
 ×  
 4  
 3  
 3  
 1  
 0.6  
  
10  
 HCPE+ 二甲苯树脂  
 1  
 0.8  
 1  
 50  
 8  
 8  
 7  
 5  
 1  
  
11  
 HCPE+ 附着力促进树脂  
 1  
 1.5  
 1  
 50  
 8  
 8  
 7  
 4  
 80  
  
* 各项防腐蚀性能评分中，采用 10 分制， 10 分最优，指无变化； 0 分最差  
从上述试验结果可发现，采用氯化石蜡、酮醛树脂、 MP25、丙烯酸、二甲苯树脂和附着力促进树脂，明显地改善了漆膜对底材的附着力；其中对附着力及各项耐腐蚀性能改进最高的是MP25、二甲苯树脂和附着力促进树脂三种。但MP25和附着力促进树脂，不仅价格昂贵，还需从国外进口，综合性能价格比等因素，选用二甲苯树脂为改性树脂，同时添加氯化石蜡作为增塑剂，改进涂料的柔韧性等性能。  
二甲苯树脂是间二甲苯与甲醛在酸催化剂存在下缩合而得到的一种粘稠的树脂，具有较好的耐水、耐化学药品和电绝缘性能。它与各种树脂的混溶性良好。在 HCPE涂料中拼用二甲苯树脂作为成膜物质，涂膜的硬度、柔韧性、耐久性和耐洗涤性能显著提高；克服了HCPE涂料溶液粘度高、附着力差和柔韧性不好的缺点；加之价格低廉，降低了涂料的成本，具有较好的综合性能，故选用其作为改性树脂。  
2.3 改性HCPE防锈涂料的配制  
“ XB2215改性高氯化聚乙烯防锈漆 ” 配方组成  
其主要组分 ,按重量比的配方为：  
⑴ 高氯化聚乙烯树脂（ HCPE）： 15  
⑵ 二甲苯树脂： 3～8  
⑶ 增塑剂 (氯化石蜡)：5～10  
⑷ 增韧剂 (601树脂溶液)：0.5～1  
⑸ 稳定剂 (亚磷酸三苯酯)：0.1～0.5  
⑹ 混合溶剂为：二甲苯 3～10，芳烃溶剂20～40  
⑺ 防锈颜、填料为：  
铁红 5～8， 云母氧化铁灰 5～10，铝粉1～2，  
磷酸盐 1～2，石墨 3～8，云母 5～12  
⑻ 防沉剂为：改性脲溶液 0.1～0.5  
2.4 改性HCPE防锈涂料的性能指标  
涂料配方确定后，对该涂料进行了全面和长期的性能测试，并送北京市涂料质量监督检验站进行了测试，结果如表 2：  
表 2 “ XB2215改性高氯化聚乙烯防锈底漆 ”的主要技术指标  
检测项目  
 技术指标  
 检验数据  
 依据标准  
  
颜色与外观  
 铁红色  
 符合标准  
 GB1729-85  
  
粘度（涂 -4，25℃），S  
 60-80  
 70  
 GB/T 1723-93  
  
比重， g/cm 3  
 约 1.25  
 1.25  
   
细度，μ m  
 ≤ 80  
 60  
 GB1724-89  
  
干燥时间， h  
 表干≤ 1，实干≤12  
 表干 0.5，实干9  
 GB1728-89  
  
附着力（划圈法），级  
 1-2  
 1  
 GB1720-89  
  
柔韧性， mm  
 1  
 1  
 GB/T1731-93  
  
冲击强度， cm  
 ≥ 40  
 50  
 GB/T1732-93  
  
固体含量， %  
 ≥ 50  
 53  
 GB1725-89  
  
理论用漆量， Kg/m 2 .道  
 0.20  
 符合标准  
 GB1758-85  
  
标准膜厚 ,μm/道  
 ≥ 30  
 35  
 GB/T1764-89  
  
耐酸性（ 10%H 2 SO 4 ）  
 30d漆膜无变化  
 符合标准  
 GB1763-89  
  
耐碱性（ 10%NaOH）  
 30d漆膜无变化  
 符合标准  
 GB1763-89  
  
耐油柴或汽油 -水  
 30d漆膜无变化  
 符合标准  
 GB1734-89  
  
耐盐水（ 3.5%Nacl）  
 90d漆膜无变化  
 ＞ 1年无变化  
 GB1763-89  
  
盐雾试验  
 30d无变化  
 符合标准  
 GB/T1771-91  
  
耐蒸馏水  
 90d漆膜无变化  
 ＞ 1年无变化  
 GB1763-89  
  
配套性能  
 与舰船现用的氯化橡胶、醇酸、酚醛、环氧酯、丙烯酸涂料配套良好，不脱层  
 符合标准  
   
储存期， a  
 ≥ 1  
 符合标准  
 GB6753.3-86  
  
通过以上测试数据可知，所研制的“ XB2215改性高氯化聚乙烯防锈底漆”的各项性能指标，已大大超过GB6748-86《船用防锈漆通用技术条件》的要求。  
?  结果与讨论  
3.1 稳定剂的影响  
水相法生产的 HCPE树脂，在产物中会残留少量的HCl，同时在高温条件下，HCPE树脂也会降解，对涂层性能造成不利影响。因此，在涂料的贮存过程中，容易出现胶化、絮凝、沉淀等弊病。为此，在不影响涂料的各项机械性能和防腐蚀特性的前提下，选用适当的稳定剂，虽加入量只占涂料总重量的0.5%～1%，但大大提高了涂料的使用期限，避免HCPE树脂遇高温分解。通常加入的稳定剂为常用的阻聚剂和抗氧剂等助剂，其作用是保证树脂贮存时的稳定性。综合考虑选用亚磷酸三苯酯作为主稳定剂，加入量为0.5%；而601环氧液，不仅可作为稳定剂，防止树脂发生聚合反应，而且可增强涂层的附着力，但不能过量,在配方中加入量为1%～2%。  
3.2 溶剂系统的影响  
HCPE制成的涂料是单组份挥发性成膜涂料。溶剂虽是涂料中暂时存在的成分，然而对涂膜质量的影响却不容忽视。HCPE树脂可溶于芳烃、酯类、酮类、乙二醇等，不溶于乙醇和200#溶剂汽油。虽然酯类、酮类是良溶剂，但为降低造价，一般使用芳烃类溶剂。常用的芳烃溶剂为甲苯、二甲苯类，苯类因毒性过大，已不使用。在夏季高温时，特别对于南海地区，溶剂挥发过快，表干常在10分钟以内，漆膜表面出现“针孔”、“桔皮”、“爆孔”等缺陷，影响涂层的防护性能。因此，应适当调整溶剂系统，采用挥发速度较慢而溶解能力较强的溶剂，以适应不同的气候要求。  
高沸点芳烃溶剂，在涂膜干燥、溶剂挥发的全过程中都能保持高度溶解能力，使涂膜无桔皮，并具有光泽，降低了溶剂系统的挥发速率，具有对人体和环境毒性小，闪点高的特点，安全性能好，且价格低廉，是国内新近开发的新型溶剂。因此，选择高沸点芳烃溶剂 S100与二甲苯按比例拼用作为混合溶剂。按照施工季节温度不同，稀释剂的比例可从二甲苯：S100 =5：1～1：5，在保持溶解性能的情况下，调整挥发速率。  
3.3 颜、填料品种和用量的筛选  
目前，涂料中常用的防锈颜料以铁红、云母氧化铁为主，加入聚磷酸铝或磷酸体系改性；红丹和铬酸盐虽防锈性能良好，但因毒性大而不宜采用。填料多选用云母、石墨、沉淀硫酸钡、轻质碳酸钙、滑石粉等。此外，在防锈涂料中常加入铝粉、玻璃鳞片等片状颜料，其相互平行交叠的鳞片在漆膜中可切断毛细孔，延长腐蚀因子渗入漆膜的途径而提高涂层的防蚀能力。  
根据自身特点和多年涂料研制的实践 ,选择了常用且质量性能稳定的颜填料品种，用正交试验程序首先进行颜填料品种的筛选，再用正交程序设计配方，确定其用量和比例。  
3.4 其它助剂的添加  
在防锈底漆加入了亚磷酸三苯酯作为稳定剂。在防锈底漆中加入防沉剂 BYK410，使所研究的涂料具备良好的防沉性能和贮存稳定性，其化学组成是改性脲溶液，与国产助剂相比，具有用量小、稳定型好、对涂层其它影响小的特点。通过后期的生产工艺试验，只需加入0.3-0.5%即可达到防流挂和防沉效果,需在涂料生产后期用高速分散机加入。  
4 结论  
研制的改性HCPE防锈涂料，经室内对比实验和实船涂装应用证明：其施工性能、物理机械性能、防腐蚀性能优越，是一种极有应用前景的涂料品种。该涂料主要用于船舶、海上钢结构及设施的防腐工程；也可应用于石油、化工、机械、冶金等行业中的钢结构、管道、储罐、槽车及设备作防腐涂料。  
此项成果，可取代醇酸、氯化橡胶涂料，较好地解决了在较低成本的基础上提高涂料产品防腐蚀性能的技术难题，具有明显的经济和社会效益。