鋼、鐵以及鋁是現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中常用的金屬材料，其包括碳鋼、鐵框架、鋁框架特種鋼以及鋁合金。上述金屬材料不但具有良好的力學性能、物理和化學性能等應用性能，并且具有優(yōu)異的鑄造、切削、焊接、熱處理等可塑性能，因此被廣泛的應用在常規(guī)應用領域的各個方面[1-2]，包括管道輸送、交通運輸、國防軍工、機械制造、建筑建工等工業(yè)領域以及社會日常生活領域。但上述金屬材料在使用過程中，會受到其所在周圍環(huán)境的影響，發(fā)生腐蝕及磨損現(xiàn)象，損壞一定程度后會導致金屬的機械性能、壽命以及觀賞度等受到影響。金屬的腐蝕以及磨損現(xiàn)象遍及社會生產(chǎn)生活的各個領域，腐蝕磨損現(xiàn)象的發(fā)生會增加金屬材料在使用過程中的風險，甚至給國民經(jīng)濟帶來巨大的損失。據(jù)統(tǒng)計，Q球有20%的N量浪費是因金屬腐蝕磨損而引起的，美國、加拿大、日本等發(fā)達G家公布的報告顯示，每年因金屬腐蝕磨損所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟損失約占GDP的1%[4-5]而在我國，每年由于腐蝕磨損造成的損失占GDP的6%以上。因此，對鋼、鐵、鋁以及其相關金屬進行防護是當今一大重要課題。提高G家工業(yè)裝備以及社會日常應用金屬的防腐耐磨性能，延長其工作服役時間，是一項能夠減少G家經(jīng)濟損失，建設可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境友好型社會的有效途徑。目前，表面涂層技術、制造新型合金、電化學保護等多種技術均被科研工作者以及工程應用單位關注。其中，在金屬表面噴涂防腐涂層是常用、便捷、有效的方法之一，涂層最基本的功能是將腐蝕性介質(zhì)與金屬進行隔離，F(xiàn)止它們相互接觸，從而對金屬提供了良好的防護作用。然而傳統(tǒng)的防護涂層的功能單一、所需成膜厚度高、壽命短，這些問題會提升金屬防護成本，逐漸會被社會發(fā)展以及逐步多樣化的社會需求所淘汰。
基于涂層中含有填料這一特征，通過化學改性、物理攪拌以及超聲分散等技術合成并制備一系列功能性填料，并將功能性填料添加到相應的樹脂基體中，制備出功能型防腐涂層，涂層在具有防腐性能基礎上，增加了相應減摩耐磨性能、阻垢性能以及疏水自清潔性能，并且相應功能會協(xié)助提升涂層的防腐性能，進一步提高了涂層的防腐壽命。
涂層中填料的作用
無機填料在涂層中的作用主要為以下幾個方面:
(1)填充效應:無機填料的加入可以很大程度的減少涂料中溶劑和樹脂的用量，提高涂料固體含量，增加涂料的成膜厚度，降低涂料生產(chǎn)成本。
(2)提高涂層的防腐耐磨性能:無機填料在涂層中參與涂層成膜，可增加涂層的耐磨和屏蔽等性能，有效的延長涂層的壽命。
(3)易施工性:無機填料的加入可以使涂料在噴涂過程中具有好的流平性和施工性能，增加涂層的平整度，減少表面的魚眼或裂痕。
無機填料本身具有多種類型，評價填料性能的因素包含為以下幾點:填料的屏蔽能力、填料的色澤、填料的耐光性能、顆粒形狀與大小、填料的熱穩(wěn)定性、填料的化學穩(wěn)定性、填料的分散性以及填料的毒性等[89]。無機填料的屏蔽性能是指無機填料分散于涂層中后，其會隨著涂層覆蓋在基底的表面，使腐蝕性介質(zhì)以及光線難以輕易穿透涂層到達基底，涂層的這種屏蔽能力跟無機填料的物理性質(zhì)有關。無機填料的色澤是指無機填料自身的顏色對涂料外觀顏色影響的能力。其著色的能力與無機填料的粒徑有關，粒徑越小著色能力越強。無機填料的耐光性是指填料的加入會保持涂層色澤，即是當涂層受到陽光中紫外線照射后涂層能長時間保護，需要分布在不同的范內(nèi)，如果填料的粒徑過小，將會降低涂層的耐磨性能;如果粒徑過大，將會難以分散，有沉積的現(xiàn)象。有些無機填料能與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，填料自身的化學反應活性限制其本身的應用，如將ZnO添加到低pH值的樹脂中，ZnO會與樹脂發(fā)生皂化反應生從而增加樹脂間交聯(lián)程度，增加樹脂在貯存過程中的粘度。無機填
料的形貌有片狀、顆粒狀以及棒狀等不同的形狀，它們在涂料中的排列與堆積方式不同，因而會對無機填料的屏蔽力以及涂料耐磨性能產(chǎn)生一定的影響。溶劑分散性和表面潤濕性也是無機填料的一個重要的性能指標，為了改善無機填料的表面潤濕性和溶劑分散性，提高樹脂與無機填料的相容性，通常要對無機填料進行表面改性處理。
多孔填料在傳統(tǒng)的涂層中應用并不是特別廣泛，由于多孔填料具有多孔性能，會對成膜樹脂以及涂料中溶劑產(chǎn)生吸附效果，導致多孔填料加入到涂料中以后會增加涂料的粘度，并且涂層對填料的粒徑的要求比較嚴格，形貌均勻并且粒徑在要求范圍內(nèi)的多孔填料價格不菲。當多孔填料吸入大量成膜樹脂后，樹脂在涂料中的含量將低于理論占比量，會降低涂層的機械性能。由于未改性的多孔填料與樹脂的表面能不匹配，樹脂對填料的包裹性差，噴涂后涂層在相應位置會產(chǎn)生空缺位，影響涂層的防效果。若將多孔填料作為一種載體，利用多孔填料的無機骨架具有很強的機械性能的特點，攜帶一些無法分散或溶解在涂料中的助劑分散到涂料中，會有效提升多孔填料的利用效果。因此，需將多孔填料進行有計劃的改性才能將其添加到涂層中發(fā)揮到相應的作用。目前對多孔填料改性主要有以下幾種方式:第依，提高填料與樹脂的潤濕性，使樹脂能夠完全包裹填料。第二，向填料中灌注相應功能助劑，提高涂層的功能性[94]。第三，利用無機粒子對填料表面改性，改善填料的表界面缺陷，提高填料的功能性。改性后的多孔填料能與樹脂具有優(yōu)異的相容性，并且能將功能液體固定到涂層中，從而實現(xiàn)涂層的功能化。多孔填料在未來涂層的研發(fā)領域具有廣闊的前景。
