有机硅弹性防腐涂料
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物，因其独特的化学结构而具有优异的性能，特别是在涂料工业中占有相当重要的地位。据统计，我国对有机硅需求在全球增长最快，增速高出全球15%以上，而流通品种仅为世界的1/10，应用空间潜力巨大，预测未来几年需求增速仍然会在20%以上。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主的主要成膜物质的涂料，具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿、耐紫外线、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能。改性后的有机硅涂料，其优良的拉断伸长率>300%，因此一些有机硅涂料在防腐界有时候被称为：有机硅弹性防腐涂料。
有机硅弹性防腐涂料中，有机硅树脂分子结构含有无机主链和有机侧链。主链Si-O-Si键比一般有机物C-C链的键能高，因此具有很高的耐热性；而有机侧链使得有机硅具有憎水性，分子间作用力又很弱，因此又具有优异的耐低温下。这种耐高温耐低温的耐温变性能赋予了有机硅弹性防腐涂料具有非常宽泛的应用场景。据了笔者解，国内某知名品牌有机硅弹性防腐涂料耐温变-60℃-200℃范围内，因此在极寒气温环境下或者高温场所的防腐耐受能力非常优秀。冷库，烟筒钢结构及其他附件的防腐就是应用了有机硅弹性防腐涂料耐低温，耐高温的特点。 专家研究表明，普通的防腐涂料分子结构中C-O和C-C键能( 分别为336KJ/mol和356KJ/mol)，都低于紫外线辐照能(370 KJ/mol)，在热老化环境中容易发生断链现象，从而导致材料的降解使得防腐涂料失效，最明显特征就是褪色，粉化，脱落，开裂等。因此许多普通防腐涂料不耐紫外老化和热老化；而有机硅弹性防腐涂料其主链基本为硅氧键结构，Si-O-Si键能(452KJ/mol)高于紫外线辐照能，因此有机硅弹性防腐涂料具有优异的耐气候老化性能，大量案列证明有机硅弹性防腐涂料使用15年以上无表层变化，特别适合长期户外钢结构及混凝土的保护。 有机硅弹性防腐涂料理化性能试验中，数据表明其能够耐受5%的硫酸、5%氢氧化钠、3%盐水、中性盐雾3000h、人工老化3000h，伸长率>300%。另外，有机硅弹性防腐涂料与基层的连接力是通过粘结力来表述的，而传统防腐蚀涂料是通过附着力来说明与基材的连接力的，附着力和粘结力是有明显的区别。虽然是弹性体；可是它的内聚力比较强大，即使拉断有机硅也不会从金属表面脱落，普通的防腐涂料做完附着力测试后，即拉拔试验后金属表面一定会露出金属光亮的表面，是涂料从基材完全脱落。这就是有机硅弹性防腐涂料与普通防腐涂料的不同，也就是说粘结力和附着力的区别，重要的是有机硅弹性防腐涂料和基材具有相容性的粘结力，优良的粘结力保证了涂层损坏情况下腐蚀不会蔓延到涂层底部，而普通的防腐涂料涂层破损后直接会使得涂层底部全部腐蚀，所以说机硅弹性防腐涂料是一种“皮肤式的涂层”因此大大的有效的延长了被保护物的使用寿命，是一种长效防腐涂料。通过与其他涂料性能相比较，有机硅弹性防腐涂料的某些性能更加突出，更加优秀。
有机硅弹性防腐涂料属于单组分防腐涂料，底面合一，施工简单方便，喷刷皆可，潮湿无明水基面施工不受影响，极大的降低了施工条件限制，节约了施工成本，最新市场行情调研：彩钢瓦采用有机硅弹性防腐涂料翻新2021年双包造价大约50元/㎡左右，而采取换新的方法双包造价100元/㎡左右，而且不会影响生产的正常运行，造价悬殊不言而喻。机硅弹性防腐涂料不但可以用于金属和混凝土防腐；而且可以作为金属和混凝土表面防水材料使用（耐水及不透水性能很好），是不可多得的防水防腐一体化涂料产品，特别适合大面积彩钢瓦翻新。需要说明的是，彩钢瓦翻新看似简单，实属不易，不合理的翻新会过早的造成翻新层失效，原因关键在于防腐涂层材料的选择。 彩钢瓦大部分使用于户外，长期日晒雨淋，靠近海边的或者化工厂的污染环境下，一般不到5年就会发生腐蚀，如果不采取翻新就会发生渗漏和安全隐患，直接影响正常的生产和工作。因此，彩钢瓦在生锈初期就需要进行翻新维修，延长使用寿命，确保安全和防水保障。彩钢瓦翻新选择涂料时需要满足耐腐蚀性能、耐候性能、耐紫外线性能、耐温变性能、高弹性、耐水防水性能等，才能翻新如新达到长效防腐防水的效果。通过筛选，有机硅弹性防腐涂料就是这么多综合性能要求同时满足的佼佼者，将有机硅弹性防腐涂料认定是彩钢瓦翻新的标配防水防腐涂料不为过。有机硅弹性防腐涂料在非浸泡腐蚀环境下，以其突出的优异性能还广泛应用于焦化储气柜、化工储罐、管道、混凝土搅拌站机械设备、光伏支架、化工厂内外墙、建筑钢结构、混凝土结构、电力和海洋重工防腐并且具有良好的装饰效果。为发挥有机硅弹性防腐涂料最佳防腐效果，涂层厚度是关键性指标，根据ISO 9223-2012腐蚀环境等级划分，有机硅弹性防腐涂料防腐层厚度要求也不同，具体规定为：1.C1和C2等级的大气环境，涂层厚度建议>100μm2.C3等级的大气环境，涂层厚度建议>150μm3.C4和C5等级的大气环境，涂层厚度建议>200μm4.CX等级的大气环境，涂层厚度建议>300μm
有机硅弹性防腐涂料施工简单方便，单组分不需要精准组分配比，开桶后搅拌均匀即可涂装，涂装方式喷涂（喷枪输出压力0.4-0.8MPa，喷枪口径1.5-2.5㎜），滚刷都可以。开桶后用小桶取料，立即将包装桶密封，以免长时间敞口，容易使涂料接触空气湿固化初凝成胶。根据需要或者粘度增加影响操作时，可以适当添加专用稀释剂或者120#汽油进行调整。基层表面处理分为金属表面处理和混凝土表面处理，金属表面处理要求无油无污染，除锈等级达到GB8923规定的St2级；混凝土表面处理要求去除表面浮浆和杂质，露出自然毛孔和缺陷，打磨平整并清理干净，无需批刮腻子，只需要水泥系基材处理涂料修补处理裂缝或者孔洞空隙部位。涂装施工时无需底涂，直接将有机硅弹性防腐涂料涂覆于金属或者混凝土基面（也有使用渗透性环氧底涂的），常温条件下，0.5-0.8小时表干，2-6小时实干，空气湿度不同，可能干燥时间不同。
随着有机硅材料的深入研究和开发，特别是“氟碳硅”元素在防腐蚀涂料中的前沿应用，给有机硅弹性防腐涂料带来快速的发展。从统计资料来看，国内有机硅需求量以20%增长，有机硅弹性防腐涂料也相应成为增长板块。其已经不限于工业领域防腐，防水的应用，在民用领域，高科技领及其他领域的应用也尽显风采。例如有机硅弹性防腐涂料优良的耐候性和耐污性在民用建筑物内外墙装饰领域已经被广泛应用，并得到普遍赞许，能源领域电动车电池防腐绝缘涂层的应用打开了细分市场的大门。 通过对有机硅弹性防腐涂料理化性能的分析，以及其综合性能优异特性的了解和应用市场需求的增量攀升，笔者深信：有机硅弹性防腐涂料的应用前景非常广阔，更多未知细分市场和应用领域等待开拓，并朝健康、环保、功能化涂料方向发展。
（感谢有机硅弹性防腐涂料研发单位提供部分资料及图片）
