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(xué)性能、物理和化學(xué)性能等應(yīng)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(yīng)用在常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域的各個(gè)方面[1-2]，包括管道輸送、交通運(yùn)輸、國防軍工、機(jī)械制造、建筑建工等工業(yè)領(lǐng)域以及社會(huì)日常生活領(lǐng)域。但上述金屬材料在使用過程中，會(huì)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(huì)導(dǎo)致金屬的機(jī)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(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，腐蝕磨損現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)增加金屬材料在使用過程中的風(fēng)險(xiǎn)，甚至給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，Q球有20%的N量浪費(fèi)是因金屬腐蝕磨損而引起的，美國、加拿大、日本等發(fā)達(dá)G家公布的報(bào)告顯示，每年因金屬腐蝕磨損所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)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(guān)金屬進(jìn)行防護(hù)是當(dāng)今一大重要課題。提高G家工業(yè)裝備以及社會(huì)日常應(yīng)用金屬的防腐耐磨性能，延長其工作服役時(shí)間，是一項(xiàng)能夠減少G家經(jīng)濟(jì)損失，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境友好型社會(huì)的有效途徑。目前，表面涂層技術(shù)、制造新型合金、電化學(xué)保護(hù)等多種技術(shù)均被科研工作者以及工程應(yīng)用單位關(guān)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(jìn)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(hù)作用。然而傳統(tǒng)的防護(hù)涂層的功能單一、所需成膜厚度高、壽命短，這些問題會(huì)提升金屬防護(hù)成本，逐漸會(huì)被社會(huì)發(fā)展以及逐步多樣化的社會(huì)需求所淘汰。

基于涂層中含有填料這一特征，通過化學(xué)改性、物理攪拌以及超聲分散等技術(shù)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(yīng)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(chǔ)上，增加了相應(yīng)減摩耐磨性能、阻垢性能以及疏水自清潔性能，并且相應(yīng)功能會(huì)協(xié)助提升涂層的防腐性能，進(jìn)一步提高了涂層的防腐壽命。

 

涂層中填料的作用

無機(jī)填料在涂層中的作用主要為以下幾個(gè)方面:

(1)填充效應(yīng):無機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)填料本身具有多種類型，評價(jià)填料性能的因素包含為以下幾點(diǎn):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(xué)穩(wěn)定性、填料的分散性以及填料的毒性等[89]。無機(jī)填料的屏蔽性能是指無機(jī)填料分散于涂層中后，其會(huì)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(dá)基底，涂層的這種屏蔽能力跟無機(jī)填料的物理性質(zhì)有關(guān)。無機(jī)填料的色澤是指無機(jī)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(jī)填料的粒徑有關(guān)，粒徑越小著色能力越強(qiáng)。無機(jī)填料的耐光性是指填料的加入會(huì)保持涂層色澤，即是當(dāng)涂層受到陽光中紫外線照射后涂層能長時(shí)間保護(hù)，需要分布在不同的范內(nèi)，如果填料的粒徑過小，將會(huì)降低涂層的耐磨性能;如果粒徑過大，將會(huì)難以分散，有沉積的現(xiàn)象。有些無機(jī)填料能與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，填料自身的化學(xué)反應(yīng)活性限制其本身的應(yīng)用，如將ZnO添加到低pH值的樹脂中，ZnO會(huì)與樹脂發(fā)生皂化反應(yīng)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(jī)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(huì)對無機(jī)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(jī)填料的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，為了改善無機(jī)填料的表面潤濕性和溶劑分散性，提高樹脂與無機(jī)填料的相容性，通常要對無機(jī)填料進(jìn)行表面改性處理。

 

多孔填料在傳統(tǒng)的涂層中應(yīng)用并不是特別廣泛，由于多孔填料具有多孔性能，會(huì)對成膜樹脂以及涂料中溶劑產(chǎn)生吸附效果，導(dǎo)致多孔填料加入到涂料中以后會(huì)增加涂料的粘度，并且涂層對填料的粒徑的要求比較嚴(yán)格，形貌均勻并且粒徑在要求范圍內(nèi)的多孔填料價(jià)格不菲。當(dāng)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(huì)降低涂層的機(jī)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(yīng)位置會(huì)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(jī)骨架具有很強(qiáng)的機(jī)械性能的特點(diǎn)，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(huì)有效提升多孔填料的利用效果。因此，需將多孔填料進(jìn)行有計(jì)劃的改性才能將其添加到涂層中發(fā)揮到相應(yīng)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(yīng)功能助劑，提高涂層的功能性[94]。第三，利用無機(jī)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(shí)現(xiàn)涂層的功能化。多孔填料在未來涂層的研發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的前景。