腐蚀与防腐是化工、轻工、冶金、电力、纺织、印染、制船、建筑等行业突出的问题。每年因为腐蚀而造成损失巨大，所以防腐工作显得尤为重要，氯磺化聚乙烯( CSP) 防腐涂料，以优良的耐腐性，特别是极佳的柔韧性，得到广泛使用，再加上价格不高，曾经一度深受业内人士的青睐。

氯磺化聚乙烯防腐涂料于20 世纪80 年代推广应用中国建材网cnprofit.com。随着现代工业水平的飞速发展，对防腐涂料提出了更高、更严格的承受环境腐蚀的能力。传统配方生产的CSP 涂料的防腐性能一般很难达到要求。

以往的氯磺化聚乙烯防腐涂料大都是溶剂型的，不但造成大量溶剂的浪费，而且所用溶剂有毒、易挥发，对环境造成污染，不符合环保要求，而水性涂料具有工艺清洁、技术先进、低排放、低能耗、安全无害的优点，因此，研究水性氯磺化聚乙烯防腐蚀涂料具有极大的社会效益和经济效益。本文旨在研究稀土助剂对传统CSP 涂料进行改性，以便研制出防腐性能优异的水性氯磺化聚乙烯防腐涂料。

1 实验

1． 1 主要材料与仪器

稀土氧化物( 4N) ; 浓硝酸( 分析纯) ; 碳酸氢铵( 工业品) ; 氯磺化聚乙烯乳胶( 吉化产) ; 水性环氧树脂( 三木公司) ; 硅烷偶联剂KH560( 德邦化工) ;涂料助剂( 消泡剂、分散剂、流平剂等，分别为德谦公司、BYK 公司、深圳海川化工公司) ; 60mm ×15mm 石英载玻片; 马口铁。FM200 型实验室高剪切分散乳化机，上海恒勤仪器设备有限公司; Coulter LS230 型激光粒度仪，美国Coulter; 超声波细胞粉碎机，上海生析超声仪器有限公司; 扫描电镜分析采用S － 3400 型扫描电子显微镜，日本日立公司。

1． 2 实验方法

1． 2． 1 涂料配方见表1。

防腐涂料配方

1． 2． 2 稀土助剂的制备

按一定配比称取稀土复合氧化物，加硝酸溶解成透明状液体，用一定浓度的碳酸氢铵溶液沉淀，合成稀土碳酸盐前驱体，经过滤、水洗、干燥、灼烧后，制得稀土助剂。

1． 2． 3 防腐涂料的制备

在乳化器中投入一定量的氯磺化聚乙烯胶液、去离子水、乳化剂，制备成初级乳液，然后在蒸发釜减压脱出有机溶剂，此时应严格控制温度、搅拌速度、乳化时间和真空度等，所制备的乳胶固体含量为40% ～ 50%。将填料、颜料、助剂和去离子水混合均匀，再在砂磨机上研磨，制得粒度＜ 30 μm 的色浆。最后，将上述配制的稀土助剂、色浆、胶乳、水性环氧树脂、硅烷偶联剂、消泡剂等涂料助剂和去离子水，按一定配比混和后，采用磁力搅拌器搅拌8 h，使涂料尽可能分散均匀，制成稀土助剂改性的水性氯磺化聚乙烯防腐涂料。

1． 2． 4 稀土防腐涂料基本性能测试与表征

涂料基本性能测试，其标准参照GB9286 － 1998涂膜附着力测定法、GB1731 － 1993 漆膜柔韧性测定法、GB1732 － 1993 漆膜耐冲击测定法、GB1763 －1993 漆膜耐化学试剂性测定法。

2 结果与讨论

2． 1 稀土助剂改性机理

由于两相界面张力大，呈多相分离结构，如果改性时只是简单的把稀土助剂和氯磺化聚乙烯胶乳混合在一起，改性效果较差，因此经常采用增加过渡相的方法来提高其两相相容性。硅烷偶联剂作为常用的过渡相，由于它是在同一个硅原子上含有两种具有不同反应活性基团的低分子化合物，故可在两种物质界面处起到架桥作用，促进稀土助剂和氯磺化聚乙烯胶乳充分反应。稀土在涂料工业中有着多方面的应用，稀土在防腐涂料中的作用，是基于它们具有特异的电子构型。从原子结构看，稀土元素原子的电子层结构为4fn5d16s2。形成离子后，居于外层的5d1 及6s2 的电子失去，暴露出未充满的4f 电子轨道，以及与其能级差别较小的5d 轨道，具有较强的配位能力。暴露出的4f 电子，也容易产生跃迁及具有较强的配位能力。此外，由于离子半径较大，决定稀土化合物具有较强的配位络合作用。稀土助剂通过与氯磺化聚乙烯大分子链上的氯磺酰基团反应生成交联键，增加分子结构的交联度。稀土离子的众多空轨道可以捕捉不稳定的游离基，致其失去活性，有利于稳定作用，提高耐腐蚀性和耐老化性。此外，通过所含稀土离子的价态变化促进自由基产生，加速涂料氧化聚合干燥，同时还可与涂料分子中的羟基、羟甲基等极性基团形成配位键，使涂料产生配位聚合干燥，从而提高漆膜的快干性。

2． 2 SEM 分析

图1 是防腐涂料涂膜扫描电镜放大1000 倍的照片。从图1 可以看出，稀土助剂经有效分散后，在涂料中分布比较均匀，稀土粒子呈单分散状态，大小粒径也较均匀，分散性良好，与基料的相容性较好。

防腐涂料的SEM 照片

2． 3 涂料的基本性能测试

涂料的基本性能测试结果见表2。

防腐涂料基本性能

表2 表明，添加稀土助剂的防腐涂料各项技术性能指标均高于或符合GB9286 － 1998 涂膜附着力测定法、GB1731 － 1993 漆膜柔韧性测定法、GB1732－ 1993 漆膜耐冲击测定法、GB1763 － 1993 漆膜耐化学试剂性测定法的规定要求。

2． 4 在防腐工程中的应用

稀土助剂改性CSP 防腐涂料生产工艺简单，施工操作容易，涂层具有优良的耐腐蚀性能，中试产品分别在包头市第八中学教学楼屋顶、包头稀土研究院科研楼顶通风罩( 如图2) 上做了对比实验，4 年后，2组实验防腐层均比没有防腐层的效果好。

防腐效果对比图

由图2 看出，4 年后未涂刷防腐涂料的普通涂层，腐蚀严重，稀土助剂改性的氯磺化聚乙烯涂层，几乎未出现腐蚀痕迹。该涂料不但解决了氯磺化聚乙烯防腐涂料固体分低、涂刷道数多、施工不便、装饰性差等弊病，而且对腐蚀介质酸、碱、盐及水具有良好的稳定性和低渗透性，优异的附着力及快干性。

从而提高了涂膜的综合性能，延缓底材的腐蚀，增强了防护效果。可广泛应用于要求一定装饰性，耐候性、耐酸、耐碱、耐盐、耐水、耐油、耐湿热、耐化工大气、耐化学药品性能较高的缸、槽、水泥墙面、钢铁结构、化工管道的防腐蚀涂装。

3 结论

1． 随着现代工业水平的快速发展，防腐蚀问题引起人们的高度重视。加入稀土助剂对CSP 防腐涂料进行改性，防腐综合性能有了很大提高。

2． 该方法具有工艺、设备简单，易于产业化生产等优点。产品经实地涂刷检测，四年内未出现裂缝和脱层，表明稀土助剂改性CSP 防腐涂料的防腐性能是行之有效的。

3． 目前国内利用稀土改性涂料技术领域还存在体系单一，加工手段单一且机理研究较少，稀土的许多特殊性能还未在涂料中完全体现出来，这些都制约了稀土在涂料中的开发应用，今后应不断加强、深入研究机理，探索、挖掘新的特性与潜能，开发出更多环境友好型长效、优良的防腐涂料以及相关稀土助剂，推动稀土和涂料工业的快速发展。

稀土助剂改性水性氯磺化聚乙烯防腐涂料性能研究

曹鸿璋1，2，张玉玺1，2，于晓丽1，2，刘铃声1，2，弓永强3

( 1． 包头稀土研究院，内蒙古包头014030;2． 稀土冶金及功能材料国家工程研究中心，内蒙古包头014030;3． 内蒙古第一电力建设工程有限责任公司，内蒙古包头014030)