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環(huán)氧富鋅底漆是大型鋼鐵結(jié)構(gòu)方面最重要的、使用最廣泛的重防腐涂料之一，尤其在船舶和海洋工程防腐領(lǐng)域中，為了保證對鋼鐵的長效防腐，采用提高鋅粉的含量和加大涂膜厚度的方式來延長保護(hù)期限，這會(huì)增加鋼結(jié)構(gòu)的無效載重并可能帶來環(huán)境影響。

環(huán)氧富鋅底漆的防腐蝕作用主要依靠鋅粉起到陰極保護(hù)作用，鋅粉在富鋅底漆干膜中的含量有時(shí)高達(dá)60～85%，其中將近40%的鋅粉未起到陰極保護(hù)作用，而鋅的價(jià)格昂貴，造成了極大的成本浪費(fèi)。

成本優(yōu)勢

1. 空心玻璃微珠在環(huán)氧富鋅底漆中應(yīng)用的成本優(yōu)勢

由于鋅粉在環(huán)氧富鋅底漆中用量大且價(jià)格高，因此目前在環(huán)氧富鋅底漆中，除了鋅粉作為功能性填料外，還使用價(jià)格相對較低的磷鐵粉和鈦鐵粉等輔助防銹顏料，用來降低涂料成本?？招牟Ａ⑶蚴且环N中空薄壁圓球形的粉體填料，成分為硼硅酸鹽玻璃，惰性的玻璃材質(zhì)不和其它成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？招牟Ａ⑶?yàn)檎蝮w，同體積條件下具有最小的吸油量，有助于提高涂料的體積固含量和臨界顏填料體積含量(CPVC)。從成本角度看，每千克鋅粉(密度為7.14 g/cm3)的價(jià)格約為30元/kg，每千克磷鐵粉(密度為6.8 g/cm3)的價(jià)格約為6元/kg，每千克空心玻璃微球(密度為0.38 g/cm3) 的價(jià)格約為35元/kg。單位體積的成本之比，鋅粉∶磷鐵粉∶空心玻璃微球=(30×7.14)∶(6×6.8)∶(35×0.38)=214∶41∶13。可見幾種材料中，空心玻璃微球的單位體積成本最低，僅為鋅粉的十幾分之一。

空心玻璃微珠在富鋅底漆中體積固含量對比：

注：HL20、HL38為圣萊特空心玻璃微珠型號(hào)，密度分別為0.20 g/cm3和0.38 g/cm3。

助分散/防沉降

2. 空心玻璃微珠在環(huán)氧富鋅底漆中的助分散和防沉降作用

空心玻璃微珠的體積效應(yīng)有助于提高鋅粉的分散，同時(shí)由于其球體結(jié)構(gòu)類似于滾珠軸承，可以提高涂料的流動(dòng)性。對于環(huán)氧富鋅底漆這一類的高密度涂料，輔以觸變防沉劑，在環(huán)氧富鋅底漆中可以防止鋅粉和其他導(dǎo)電類填料的沉降，提高鋅粉的作用效率。

抗?jié)B透

3. 空心玻璃微珠在環(huán)氧富鋅漆中抗?jié)B透作用空心玻璃微珠粒徑分布較寬，比片狀云鐵粉堆積更為緊密，在環(huán)氧富鋅漆中間漆中使用，可減少涂層中空隙率，減緩水汽和氧氣的滲透速度，有效阻斷原電池效應(yīng)，無法產(chǎn)生電解質(zhì)，減緩鋼鐵銹蝕速度，獲得良好穩(wěn)定的長期保護(hù)，抗?jié)B透示意圖如圖1所示。

空心玻璃微珠微米級(jí)粒徑，高抗壓強(qiáng)度，可防止涂層的塌陷，提高涂層干膜厚度。數(shù)據(jù)顯示，400μm的涂層厚度，能夠?qū)︿摬奶峁┏狡渌盍掀骄節(jié)B透水平的保護(hù)。

圖1 空心玻璃微珠的抗?jié)B透示意圖

抗龜裂

4. 空心玻璃微珠在環(huán)氧富鋅底漆中阻止裂紋擴(kuò)展的作用

空心玻璃微珠正球體的各向同性，防止漆膜由于應(yīng)力不一致而產(chǎn)生的翹曲和收縮，提高漆膜抗龜裂能力和阻止漆膜微裂紋的擴(kuò)展(如圖2所示)，從而提高漆膜的抗水滲透性?？招牟Ａ⒅榈目招那蝮w，受到?jīng)_擊時(shí)會(huì)吸收能量，提高涂膜的抗沖擊性能，減少涂膜開裂和收縮。空心玻璃微珠的內(nèi)部是稀薄的氣體，導(dǎo)熱系數(shù)低，可以阻隔熱量傳遞到鋼結(jié)構(gòu)上，減少因鋼結(jié)構(gòu)熱脹冷縮對涂膜產(chǎn)生的破壞，同時(shí)也保護(hù)鋼鐵基材經(jīng)受急熱和急冷沖擊而產(chǎn)生的疲勞，延長使用壽命。

自修復(fù)

5. 空心玻璃微珠在環(huán)氧富鋅底漆自修復(fù)中的作用

空心玻璃微珠在漆膜的屏蔽功能中也起到重要作用，通過圖2可以觀察到不溶性的腐蝕產(chǎn)物(氯化物，氧化物)會(huì)沉積在空心玻璃微珠的表面，填補(bǔ)漆膜裂紋，起到裂紋自愈合的作用，從而防止腐蝕產(chǎn)物接觸到鋼鐵基體。

圖3 微珠表面元素分析

(引用期刊Materials Performance，2015年第54卷11期16-18頁)