(1)聚氨酯涂料聚氨酯涂料可以成單組分和雙組分兩大類。

單組分聚氨酯涂料包括氨酯油、氨基醇酸樹脂、濕固化聚氨酯和封閉型聚氨酯等。

氨酯油和氨基醇酸樹脂具有較好耐堿性、耐水性等化學耐性以及較好的透干性，因此通常它們作為助樹脂用于其他涂料品種中。

濕固化聚氨酯涂料則利用一NCO基團，在環境濕度下與空氣中的水分反應生成脲鍵固化成膜。它既有聚氨酯涂料的優良性能，也具有較好的機械耐磨性，同時又有單組分涂料施工方便的特點。但其干燥速率受空氣中濕度影響較大。在冬季低溫和低濕環境下，反應緩慢；另外成膜固化時會產生許多C02,不宜高厚膜化。

封閉型涂料是預先使用苯酚或其他單官能團的含活潑氫原子的物質將異氰酸酯封閉，在使用時通過高溫使前兩者分離，封閉劑揮發，異氰酸酯則繼續與多羥基樹脂聚合成膜。

綜上幾種單組分聚氨酯涂料，均不適宜以常溫施工為主的重防腐涂裝領域。

雙組分聚氨酯涂料是以多異氰酸酯與多羥基樹脂按比例混合聚合反應成膜的。根據多異氰酸酯的不同類型，通常將聚氨酯涂料分成芳香族聚氨酯涂料和脂肪族聚氨酯涂料；根據多羥基樹脂的不同類型，又可以將聚氨酯涂料分為聚酯、丙烯酸樹脂、聚醚、環氧聚氨酯涂料等。

芳香族聚氨酯涂料一般是以甲苯二異氰酸酯(TDI)為原料，價格較低，漆膜堅硬、耐 磨，綜合耐性好，干燥速率快。但由于苯環的存在，氨酯鍵受紫外線的照射后分解成胺，胺再被氧化產生深色產物，導致漆膜泛黃嚴重。聚醚和聚酯的耐化學性及柔韌性等性能優良，但由于醚鍵存在導致漆膜易失光、粉化；聚酯的硬度稍低。故而，上述幾種產品通常用于室內底漆、中間漆或深色面漆等。

脂肪族丙烯酸聚気酯涂料是以脂肪族多異氰酸酯，如六亞甲基二異氰酸酯（HDI)和多羥基丙烯酸樹脂為原料聚合而成。由于不含苯環，與芳香族聚氨酯涂料相比，它的氨酯鍵分解產生的脂肪胺不易分解而變色；而丙烯酸樹脂同樣具有良好的耐候性，同時兼具硬度和柔韌性。因此脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料具有很好的硬度，又有極好的柔韌性；耐化學腐蝕，突出的耐候性，光亮豐滿，干性好，表干快而不粘灰等特性，是一種高性能的長效重防腐蝕涂料，是目前在重防腐涂裝體系中的首選面漆，在大部分嚴重腐蝕環境中得到廣泛的應用。目前在重防腐涂裝領域，最經典、最有效的涂料配套是：富鋅（有機或無機）底漆1道/環氧云鐵中間漆12道/聚氨酯面漆2道，總干膜厚度200350μm。這一配套十多年來已被廣泛應用于橋梁、石油化工、電站、船舶和海上設施等面對嚴重腐蝕的各個領域，并被證明是行之有效的。其涂層防護期，一般在沿海地區為10年左右，在內陸地區可達15年以上。

 

(2)氟碳涂料20世紀90年代，日本較多使用氟碳涂料作為鋼結構橋梁防護涂層的面漆并取得成功。例如1999年建成的明石海峽大橋（跨度1990m懸索橋）、多多羅大橋（跨度890m的斜拉橋），其鋼梁、鋼塔均采用氟碳面漆。

在化學元素中，氟原子具有最高的電負性和除氫原子以外的最小的原子半徑，因此氟碳聚合物具有極高的穩定性。在氟碳聚合物中，氟原子取代了氫原子，包圍在碳鏈外形成緊密的保護層，使其不易受到外界的侵襲；又因為氟碳聚合物中大量的F—C鍵，是一種高鍵能化學鍵（460.2kJ/mol),因此具有優異的保光、保色性、耐候性以及耐熱、耐腐蝕、耐化 學品、耐沾污、耐摩擦等性能，在低溫下也可以固化。

目前，用于制漆的氟碳樹脂品種有十幾種。但應用在重防腐涂裝的，大多是采用氟乙烯-烴基乙烯基醚共聚物（FEVE)為主要成膜物質的新型氟碳樹脂涂料。FEVE是一種由氟烯烴結構單元與不同的烴基乙烯基醚結構單元交替排列而成的非晶態聚合物，其分子結構和性能如下圖一所亦。

 

圖一：氟碳樹脂分子結構以及官能團與性能的關系

2005年我國在參考日本工業標準JISK5658—2000 《建筑用氟樹脂涂料》 起草并頒布了 HG/T 3792—2005《交聯型氟樹脂涂料》國家化工行業標準，該標準根據交聯型氟樹脂涂料的主要應用領域，分為兩種類型，I型為建筑外墻用氟樹脂涂料，Ⅱ型為金屬表面用氟樹脂涂料。

由于氟碳樹脂只有在含氟的溶劑中才能較好地溶解，要生產低VOC含量的產品有一定難度，同時它的反應物會仍然含有異氰酸酯，所以在環境友好和健康以及施工性能方面等還需要進一步改進。

(3)聚硅氧烷涂料一般來說，無機物具有較好的耐化學性；有機物則具有較好的物理性能。將有機物引入無機物以達到最佳的產品特性是長久以來涂料工作者的重要研究課題。最初，是將兩種樹脂直接混合的方式，但由于混容性等諸多的問題，無法達到令人滿意的效果。有機-無機混接技術，即利用無機樹脂改性的有機樹脂交聯聚合，從而使兩種材料形成共享一個化學鍵的聚合體網絡。混接技術主要包括以下四個方面的內容：有機基體、無機基體、互穿網絡和真接枝。

聚硅氧烷涂料的杰出耐性就來源于無機物-聚硅氧烷樹脂的硅氧鍵Si—O,它有以下特點。

①Si—O鍵的鍵能高。Si—O的鍵能為 446KJ/mol,而且Si、O原子形成d-pπ鍵，増加了高聚物及鍵能穩定性，需要很高的能量才能把它打開；

②在Si—O鍵中，Si和O原子的相對電負性的差數大，因此Si—O鍵的極性大，有51%離子化的傾向，對Si上連接的烴基有偶極感應影響，提高了所連烴基對氧化作用的穩定性，即Si—O—Si鍵對烴基基團的氧化能起到屏蔽作用。

因此聚硅氧烷涂料具有優異的耐熱、耐紫外線性能以及抗氧化和耐化學品性能。而通過改性引入的有機物鏈，則大大提高了漆膜性能，包括彎曲性能、柔韌性、光澤、附著力，同時產品的成本也得到有效的控制。通過無機-有機的混接技術，聚硅氧烷涂料實現了將有機 物的最佳特性（如施工性好、繞性、鈿性、光澤和氣溫固化）和無機物的最佳特性（惰性、 硬度、附著力和抗化學性，耐高溫、耐候、耐紫外線和耐磨）有機地結合在一起。

聚硅氧烷樹脂涂料是以通過某些功能性有機物改性的苯基甲基聚硅氧烷樹脂為主要成膜物的。常用于改性的功能性有機物有：氫化環氧樹脂、脲烷丙烯酸酯樹脂、改性丙烯酸樹脂 (如羥基丙烯酸樹脂、烷氧基硅烷基丙烯酸樹脂、含酸官能團丙烯酸樹脂或含不飽和鍵丙烯酸樹脂）、氟化醇類等。目前來看，技術較為成熟，并已在市場上有一定成功應用的是氫化 環氧樹脂和丙烯酸樹脂改性的苯基甲基聚硅氧烷樹脂，即常說的脂肪族環氧聚硅氧烷涂料和丙烯酸聚硅氧烷涂料。

聚硅氧烷涂料的聚合反應，無論是丙烯酸聚硅氧烷，還是環氧聚硅氧烷，都是由含氨基官能團的硅氧烷樹脂在環境中微量水分存在下的自聚反應而開始。隨后其自聚產物——聚硅氧烷中的活性官能團氨基，再與氫化環氧樹脂、脲烷丙烯酸酯樹脂或含酸官能團的丙烯酸樹脂中相應的活性基團互相交聯聚合，從而形成結構復雜、互穿網絡的多交聯聚合物。其反應機理如下圖二所示。

 

圖二：聚硅氧烷反應機理

第一步的自聚反應很迅速，通常該組分是要隔絕空氣包裝，比如采取充氮保護等措施；施工時必須在使用前才開桶，并確保在規定的使用期內使用。

與經典的傳統重防腐高檔面漆聚氨酯面漆相比，聚硅氧烷有許多更為突出的優點

①更好的保光保色性聚硅氧烷的杰出保光保色性來源于硅氧鍵的強度（Si—O—Si的鍵能為446Kj/mol）比碳碳鍵（C—C的鍵能為358Kj/mol）的強度更高，因此需要更高的能量才能把它打開。在實驗室按照ASTM G 53—1993的方法，對聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料進行人工加速老化對比試驗（QUV)。結果顯示，聚氨酯涂料在2000h時尚能保持原始光澤的75%,到4500h光澤只剩下原來的10%左右。而聚硅氧烷涂料在4500h時光澤可保持 到原始光澤的75%，8000h時光澤仍可達原來的45%左右。如下圖三所示為聚氨酯面漆和聚硅氧烷面漆保光性比較。

 

圖三

圖三：聚氨酯面漆和聚硅氧烷面漆保光性比較—QUV人工加速試驗

②更優越的防腐性能由于聚硅氧烷樹脂中硅氧鍵高鍵能的保證，以及有機-無機聚合物形成的互穿交聯網絡所給予的更為致密的漆膜，使得其擁有較聚氨酯面漆更為出色的防腐性能，而且涂裝后維修的費用大大降低。

③更快的干燥特性聚氨酯涂料是通過多異氰酸酯與多元醇交聯聚合而成膜的。雖然芳香族聚氨酯涂料反應迅速，但通常重防腐涂裝中常用脂肪族多異氰酸酯為原料，以確保漆膜的耐候性，但它的干燥性能稍差。而對于聚硅氧烷涂料，在其固化的初期，硅氧烷樹脂能迅速與環境中的微量水分反應而自聚合，在短時間內生成較大分子量的產物，從而確保了較快的表干性能。

④在保護性和安全、健康和環保方面優于聚氨酯涂料多異氰酸樹脂含有一定量的游離異氰酸酯。因此聚氨酯涂料施工時，對人體的安全、健康有一定的影響；同時聚氨酯涂料的固體含量較低，對環境的危害較大。聚硅氧烷涂料不含游離異氰酸酯，且大多為高固含量，是名副其實的環境友好型產品。

進一步分析表明，聚硅氧烷涂料的漆膜性能和防腐性能與以下兩方面因素有關。

①因為硅氧鍵是確保防腐性能的關鍵點，因此聚硅氧烷涂料中有機物與無機物（硅氧烷）的含量比例對聚硅氧烷性能有較大的影響：如果有機物比例過小，對漆膜性能會有影響，有試驗表明，漆膜的附著力很差，甚至嚴重開裂；如果無機物（硅氧烷）比例過小，則防腐性能等就下降。如何找到兩者的平衡點，是影響聚硅氧烷涂料質量的關鍵之處。

②改性有機物的種類。不同的改性有機物給予聚硅氧烷涂料不同性能。就目前市場上常見的環氧聚硅氧烷和丙烯酸聚硅氧烷涂料為例：引人環氧基團，結合環氧樹脂的特性，使得附著力、力學性能、防腐性能、耐水滲透性能得以提高；引人丙烯酸基團，結合丙烯酸樹脂的特性，使得產品的耐候性、保光保色性較好。很多的試驗機構已經對此做了研究。根據涂裝環境和涂裝目的的差異，有針對性地選擇不同的改性聚硅氧烷產品，才能充分發揮聚硅氧烷產品的優越性。

如下圖四所示是對不同涂料品牌的改性聚硅氧烷面漆滲水性對比曲線，供參考。

 

圖四

圖四：不同涂料品牌的改性聚硅氧烷產品滲水性對比曲線

1——環氧硅氧烷A；2——環氧硅氧烷B；3——丙烯酸硅氧烷C；

4——丙烯酸硅氧烷D；5——環氧樹脂試驗方法：ASTM D1653-03方法 B

試驗條件：23℃，RH50％