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摘要：简要介绍Ⅱ型1类环氧富锌底漆广泛应用，分析此类底漆在实际应用中产生问题的原因，通过具体实验数据，分析不同锌粉含量的性能指标，得出Ⅱ型1类环氧富锌底漆中锌含量大于90%时，防腐性能开始出现下降，当锌含量在85%时，防腐性能最优。
关键词：Ⅱ型1类环氧富锌底漆开裂；附着力；柔韧性
引 言
Ⅱ型1类环氧富锌底漆是按照HG/T 3668-2009来分类的环氧富锌底漆，环氧树脂是主要成膜物质，锌粉是主要防腐原材料，再添加各种填料、增稠剂、助剂、溶剂等，经过搅拌制成的防腐涂料，Ⅱ型1类则指有机不挥发分中锌粉含量≥80%的环氧富锌底漆。在重防腐应用中，分别多次使用锌含量为95%、90%、85%的环氧富锌底漆，发现防腐效果并不随锌粉含量的增加而增加，需比对各锌粉含量下的附着力、柔韧性、耐冲击性等防腐性能参数，得出适用的环氧富锌底漆。
一、Ⅱ型1类环氧富锌底漆在重防腐中应用广泛
因Ⅱ型1类环氧富锌底漆能迅速干燥，而且附着力强，对基材有电化学保护作用和锌腐蚀沉积物屏蔽保护作用，所以防腐性能好，在重防腐行业中得到广泛应用。
目前我国重防腐体系中，以环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、聚硅氧烷面漆/氟碳面漆/丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆组成的体系占据着举足轻重的地位。代表目前最高水平设计使用年限为120年的跨海大桥港珠澳大桥、设计负荷最大、使用寿命100年的高速铁路桥南京大胜关大桥、连接珠江东西两岸的世界级大桥广东省虎门二桥等都采用了这种以环氧富锌为底漆的长效重防腐体系。所以了解Ⅱ型1类环氧富锌底漆涂层防腐性能非常重要。
二、Ⅱ型1类环氧富锌底漆涂装过程中产生的问题
众所周知，Ⅱ型1类环氧富锌底漆中高品质锌粉含量越高，其它有害杂质（铁、铅）含量越低，其防腐性能越高。但在实际使用中却出现了很多问题，以下为C5-M环境下某跨海大桥 使用的涂装方案，95%环氧富锌底漆2道，2×50μm；环氧云铁中间漆2道，2×100μm；氟碳面漆2道，2×40μm。在施工过程中出现了喷嘴频繁被堵，影响施工效率；底漆脱离喷嘴时，产生大量漆雾；在底漆湿膜上出现黑色斑点，经检测确认是锌粉颗粒，影响底漆质量；已经喷涂完工的复合涂层出现起泡、粉化、开裂、剥落等现象，严重影响成品质量。
三、问题原因分析
为增加生产效率，降低返工风险，可通过以下几点分析原因：标准上限设定；Ⅱ型1类环氧富锌底漆生产过程中锌粉状态；底漆中各组分比例。
1、标准上限设定
标准HG/T 3668-2009《富锌底漆》中规定了环氧富锌底漆中不挥发分中锌粉含量的最低值不小于80%，对上限未作出明确规定。
美国钢结构涂装协会（SSPC）SSPC Paint-20《Paint Specification No.20》中规定：有机富锌漆≥77%。用于储罐内壁的涂层，要求含锌量在85%以上。未对上限作出规定。
BS4652：1995《Specification for zinc-rich priming paint》中规定，干漆膜中锌粉含量≥85%（质量分数）。未对上限作出规定。
为提高仿效效果，Ⅱ型1类环氧富锌底漆生产厂家会尽可能的提升锌粉含量，忽略防腐性能指标。
通过以上标准，我们发现，标准只设定了最低值，未对干漆膜中锌粉含量上限作出明确规定。容易造成干漆膜中锌粉含量越高，底漆漆膜或者复合漆膜防腐性能就会越好的误解。另外，从理论分析来讲，在没有达到一定极限之前，干漆膜中锌粉含量与漆膜防腐性能是正相关；但当锌粉含量超过一定比例时，一定会造成干漆膜其它性能指标下降。如果锌含量达到100%，则不能称为Ⅱ型1类环氧富锌底漆，而是纯锌块。此时应为牺牲阳极保护阴极。此变化，将原来的电化学保护和屏蔽作用两种机理减少成一种电化学保护机理。
2、Ⅱ型1类环氧富底漆生产过程中，锌粉状态的变化
我国对于锌粉的生产，主要采用改进的雾化生产工艺，通过提高筛分分级技术，获取较细的球状锌粉；又通过减少锌粉投量或增加冷凝装置的方法来避免平台状锌粉球晶的产生，提高锌粉质量。当生产90%以上Ⅱ型1类环氧富锌底漆时，锌粉再次重新排列，形成流动性差、孔隙率打、导电性能差的无定型状态锌粉。锌粉在环氧底漆中形态的改变，也是产生问题的原因之一。
3、底漆中各组分比例
Ⅱ型1类环氧富锌底漆主要有锌粉、环氧树脂、添加剂、助剂、溶剂等组成。锌粉含量多少与涂层防腐效果有关，如防腐年限；环氧树脂与涂层自身性能有关，如附着力；故需要合理确定底漆中各组分比例。从理论上分析，当锌粉含量高时，环氧树脂、溶剂比例会下降。由此带来的问题有：在M5环境中，当底漆从喷嘴喷出时，溶剂迅速蒸发，还未到达基材表面就迅速气化。致使部分锌粉失去溶剂和环氧树脂的束缚，在工作气流的作用下，飞散到工作面周边，很容易引起已经喷好的涂层最表面黑色斑点。影响涂层外观质量，造成因返工带来的经济损失和劳动力浪费。故不合理的各组分配比，也是产生问题的主要原因。
以下为不同组分Ⅱ型1类环氧富锌底漆实验
分别从市场采购不同厂家生产的Ⅱ型1类环氧富锌底漆，锌含量为80%、85%、90%、95%各3组，按照JT/T 722-2008 《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》，做C5-M环境下性能测试，容器中状态、不挥发份中的金属锌含量、耐热性、不挥发份含量、干燥时间（表干、实干）均符合要求。
JT/T 722-2008对于富锌体系性能的要求。如下表1
表1
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拉开法附着力测试结果见表2.
表2
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从以上数据可知：当锌粉含量超过85%时，拉开法测得的附着力有所下降。证明附着力不会随着锌粉含量的增加而增加。通过理论知识可知，锌粉含量增加，树脂含量降低，同时降低了树脂与基材的附着力。同时，对于溶剂型重防腐涂料涂料添加有机溶剂，湿膜不会出现发霉现象。湿膜变为干膜后，涂层自身是比较致密的结构，不会出现发霉现象。但在M5环境下，如果环氧树脂含量足够少，结构致密性就会降低，空气中大量的CL-1/OH-1和水分子就会穿过致密层，造成涂层开裂、粉化、掉皮等现象。按照标准GB/T1731-1993《漆膜柔韧性测定法》、GB/T1732-1993《漆膜耐冲击性测定法》，分别测定所得样品的柔韧性和耐冲击性。结果如下表3
表3
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由表3数据可知：柔韧性方面：当锌粉含量在85%及以下时，涂层柔韧性表现好；当锌含量超过90%后，柔韧性逐渐降低，锌含量95%时，出现不合格现象；耐冲击性方面：随着环氧树脂的减少，耐冲击性逐渐降低，当锌粉含量达到95%时，出现不合格现象。
4.85%锌粉含量、调整树脂、溶剂配比后，Ⅱ型1类环氧富锌底漆改进及效果
结合以上分析数据与实际经验，联合厂家做了增加抑菌剂、锌粉含量控制在85%，调整环氧树脂、溶剂、稀释剂比例，做了改进的Ⅱ型1类环氧富锌底漆，检测数据如下表4：
表4
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由以上数据得知：柔韧性通过1mm钢制轴棒才开裂，耐冲击性高度在55cm以上，拉开法附着力测试在12MP以上，均符合标准要求。
在实际喷涂应用过程中表现：未出现喷嘴堵塞、漆雾现象，复合涂层成膜干燥后，未出现发霉、起泡、粉化、开裂、剥落现象。
通过以上实验我们得知：对于重防腐体系中常用的Ⅱ型1类环氧富锌底漆而言，随着锌含量的增加，拉开法测得的附着力、柔韧性、抗冲击性不会成正增长，却随环氧树脂含量的降低，出现逐渐降低趋势。
当锌含量在85%时，各项数据都非常好。当锌含量达到90%时，各项性能指标在标准左右，当锌含量达到95%时，数据出现不合格现象。故合理的配方是防止涂层出现开裂的重要因素。
四、结论及展望
Ⅱ型1类环氧富锌底漆通过电化学阴极保护和锌复合物沉积屏蔽作用，起长效重防腐作用。就目前而言，不挥发份中锌粉含量越高，防腐效果在一定程度上提高，但锌粉超过90%时，反而会引起复合涂层柔韧性、抗冲击性能、附着力降低，造成发霉、起泡、粉化、开裂、剥落等情况，所以在设计或使用时应注意避免。
从85%环氧富锌底漆实验数据及重防腐处理后的工程返修状况来看，采用85%的Ⅱ型1类环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、氟碳面漆重防腐体系，既能满足设计使用需求，也能将防腐效果发挥到最大程度。
随着环氧富锌底漆配方的完善、锌粉生产工艺、标准的提高，环氧富锌底漆中锌粉含量不会仅仅局限于95%以下使用，定会有更优的技术来丰富重防腐体系。