腐蚀及腐蚀的控制
许多物品和构件涂漆主要是为了装饰；即：改变其外观。使用保护涂料时，其目的则是为了保护表面免遭腐蚀。当然，大多数涂料施工在表面上起着保护和装饰双重作用。
基本了解腐蚀过程将有助于使检查人员懂得为什么要使用保护涂料，并学会应用将碰到的各种配套。 每个人都亲眼目睹过一种或多种形式的腐蚀。在工作场所和日常生活中有许多关于腐蚀的实例。 定义
NACE 按如下定义腐蚀:
腐蚀是一种材料(通常为金属)因与周围环境发生反应而变坏的现象。
该定义范围甚广，并说明除了金属以外，其它材料例如：混凝土，木材和塑料等也会变坏或遭受腐蚀。
对于本讨论，我们将主要关注用于建造业的钢材以及其它金属的电化学腐蚀。
[在本大纲的高级单元中，我们将研究混凝土的‘腐蚀’并发现钢筋混凝土的损坏往往由于增强(钢)筋遭受腐蚀而造成。] 腐蚀是一种遵循科学规律的自然现象或过程，所以我们不应对腐蚀发生的现实情况感到惊奇。几乎所有材料暴露于自然环境中都会变坏。例如：铁或钢暴露于空气和水中时，我们会看到锈在几小时内逐步显现出来，出现我们所熟悉的红棕色氧化铁。有时甚至会在几分钟内产生腐蚀。
如果是其它材料，例如：用铜，黄铜，锌，铝或不锈钢代替铁，也会发生某种程度的腐蚀，但可能所花时间较长。这些材料腐蚀速率降低的一个原因是由于铜，锌，铝或铬形成了保护性金属氧化物。
这种氧化层虽然相当薄，但对不断的侵蚀形成了一种保护屏障，因而降低了腐蚀速率，使其几乎处于停止状态。这种自然过程称作钝化。
无论是氧化物，碳酸盐，氯化物，硫酸盐，还是其它化合物，这一表面层的形成是耐腐蚀的主要因素，特别是如果表面层能有效地将金属与所处环境隔离开来。
这种自然形成的涂层必定是既具耐扩散性又具耐水性。
措施进行保护，金属最终必将遭至损坏。
在大多数情况下，保护涂料用于在金属表面上生成
人工保护层并延长金属的有使用寿命。
通常认为金属的腐蚀与电化学有关。电流通过电解质气。[我们称这种腐蚀过程为电化学反应(有时也称作电池作用)的化学反应。
腐蚀电池的要素
电化学腐蚀的发生必须存在四个基本要素: 阳极
阴极
金属通道(或外部导体)
电解质
我们可通过普通干电池的图画来说明这一腐
蚀过程，干电池依靠电化学腐蚀产生电力。
注意四个要素的存在
这里所展示的是:
?一个电解质(潮湿氯化铵和氯化锌)
一个负电极(锌盒),在腐蚀电池中相当于阳极
一个正电极(碳[石墨]),在腐蚀电池中相当于阴极
一根导线，在腐蚀电池中相当于金属通道
让我们仔细看一下每个部分。
电解质
电解质是一种液体，或腐蚀介质，能导电。大多数电解质都基于水，实际
上，电解质含有离子，这些离子为带正电荷或带负电荷的物质的颗粒。
阳极
阳极是金属遭受腐蚀的部分，即：溶解于电解质中。溶解的金属以正电荷离
子的形式进行这项工作。留下的电子进入电解质，通常与电解质中的离子结
合。他们存在于阳极表面上，导致紧邻区域进行负电荷放电。
金属通道
在电池实例中，阳极上的多余电子通过导线和灯泡流向阴极，点亮线路中的
灯泡。当金属表面发生腐蚀时，总有一条金属通道，连接阳极(或阳极区域)
至阴极(或阴极区域)。如果没有金属通道，就不会发生腐蚀反应。在电池实
例中，没有连接阳极和阴极的连续金属通道(导线)－在这种情况下，通过灯泡－电池就不会放电。
阴极
阴极是电极上活性较小的区域(电极为金属表面，或在这种情况下是碳棒)，电子在该处遭受消耗。电反应在阴极处继续进行，确切地说，是阳极的对立面。该反应通常使电解质电离成离子形式，例如：
氢离子(以气体释放)和氢氧根离子。这些离子常常与(阳极的)溶解金属结合形成诸如氢氧化亚铁(在铁或钢的情况下)，接着进一步反应变成氧化铁或锈。
这样，腐蚀循环即完成。如果缺少腐蚀电池四个要素中的任何一个，都不会发生腐蚀。
钢结构上的腐蚀
钢结构发生腐蚀时，腐蚀电池的四个基本要素都存在。 钢能导电，所以可在钢表面上的阳极区域和阴极区域之间提供其
自己的金属通道。
由于钢不是完全均匀和同质的金属，单块钢板表面上可有许多阳极区域和阴极区域。
阳极区域和阴极区域是由于钢板上各区域相互之间的电势不同(可能仅仅是微小的差别)所形成的。因此，在产生腐蚀电池的四个必备要素中，钢板已具备三个。这种相同情况也存在于大多数其它金属中。
当裸钢板因露水或雨水变湿时，水可起着电解质的作用。
如果钢板暴露于大气中，大气中或钢板表面上的化学物质很可能与水相结合，在钢板表面上形成更有效的电解质。
纯水是一种很差的电解质，但如果存在化学盐类(例如：海洋环境中的氯化钠)，他们则会溶解于水，随着所溶解的化学物质浓度的增加，而产生更有效的电解质。
盐(氯化钠)存在于海洋环境中，存在于油和气的生产及提炼所产生的水中，同时还存在于许多公路所使用的防冻盐中。其它常见的化学盐类还有从工业焚烧含硫产品所产生的硫酸盐。 腐蚀产品
在正常情况下，钢板表面阳极上的铁原子释放电子，作为腐蚀电路的一部分。电子通过金属通道抵达阴极。电离过程使电子通过电解质返回阳极，这样，就完成了整个电路。
金属(铁)原子变成了带正电的亚铁离子，与阴极表面所产生的带负电的氢离子发生反应。亚铁离子和氢离子之间(在电解质中)的反应生成氢氧化亚铁。氢氧化亚铁再与氧气反应在钢板表面上生成氧化铁(锈)的表面层。也可能发生其它反应，这取决于金属，电解质以及存在于电解质中的其它可溶性化学物质。 腐蚀电池
腐蚀会发生在非常小的局部区域，可能比针尖还小。钢表面很可能有许多腐蚀电池，使锈看上去均匀地布满整个表面。 如果阳极和阴极在一段时间内处于同一位置，那么腐蚀则集中于该处，而形成点蚀。点蚀麻坑形成后，腐蚀电池集中并固定在点蚀麻坑内，加速了该处金属的腐蚀速率。结果腐蚀在点蚀处渗入直至穿透金属。
腐蚀会因氧化皮的存在而加剧。在新铁板和钢板上可见到以蓝黑色氧化铁层的形式存在的氧化皮，某些氧化皮甚至比母体金属还要坚硬。氧化皮对于铁板或钢板是正电，所以对其母体金属来说是阴极。当水分存在时，形成腐蚀电池，作为阴极的氧化皮则促进了作为阳极的裸钢区域的腐蚀。
这就是为什么在涂料施工前要从钢板表面除去氧化皮的非常重要的原因之一。我们不希望加剧表面上的腐蚀或在涂层内留下活性腐蚀电池。
环境因素对腐蚀的影响
? 高湿度，潮气或死水会由于电解质的产生而引起腐蚀。钢板浸入水中，通常会遭
受腐蚀。潮湿环境比干燥环境更易发生腐蚀。 通过将密闭空间(例如：船舶的压载舱或储槽)的空气去湿，可降低腐蚀速率。
氧气，和水一样，会加快腐蚀速率。腐蚀可发生在缺氧环境，但反应(和金属的损坏)通常要慢得多。 在掩埋或浸渍条件下，与金属某一区域接触的电解质比与另一区域接触的电解质含有更多的氧。
与较高氧气浓度接触的区域相对于另一表面来说是阴极。这样就形成了氧气浓度电池，导致腐蚀迅速发生。
化学盐类，可通过增加电解质的效率而增加腐蚀速率。在部分国家，将盐(氯化钠)洒在路上用以溶化冰，这些盐会吸湿(即：将水从空气中吸去)，同时粘附在车辆或桥梁上，常年助长腐蚀的不断发生。
低温下，腐蚀速率减慢；但在高温下腐蚀速率趋于加快。
化学物质及气体，例如：硫化氢会与空气中或表面上的潮气反应，形成酸性或碱性溶液。酸性和碱性电解质都会加快腐蚀速率。 环境与腐蚀
腐蚀速率受环境影响。常见的环境条件有: 化学/海洋环境(海上钻油机和船舶)
这是一种很严酷的环境，导致非常迅速地锈蚀。空中浮游的盐类和化学污染物会加快腐蚀速率。高湿度和海水提供电解质，也加速了腐蚀过程。 化学/高湿度(沿海炼油厂)
这是一种高腐蚀环境，由于气体，化学物质和高湿度环境都会促进腐蚀。 海洋/高湿度(平台管道飞溅区域)
这种环境由于存在潮气和盐粒子，提供了活性电解质。飞溅区域(通常规定为中潮至高潮以上12英尺之间的区域)是众所周知遭受高度腐蚀的区域。
化学/低湿度(内陆炼油厂)
低湿度环境比高湿度环境不易遭受腐蚀。但是，气体和化学物质都会加速腐蚀。
乡村地区/低湿度(内陆乡村铁路桥梁)
这种情况是这里所列五种情况中腐蚀最少的环境，因为空气清洁，无空中浮游物，而且不存在潮气，不能形成电解质。亚利桑那，怀俄明和西得克萨斯就属这样的乡村地区。这样的地区还有伊拉克和沙特阿拉伯的沙漠石油设施，以及大多数干燥和非工业化区域。
腐蚀的影响包括对安全，费用和外观方面的影响。
安全
遭受腐蚀的结构物存在各种形式的不安全因素。必须支撑极端负载重量的桥梁和建
筑物就是很明显的例子。
食品工业和饮料工业不允许发生腐蚀，因为金属腐蚀会污染产品，所以常采用涂料和衬里保护操作容器和金属制食品容器。
费用
重新涂装和处理锈蚀钢板的费用通常大大高于初期保护钢板表面免受腐蚀的费用。1994年一年，美国用于腐蚀方面的费用估计为＄3，000亿，约占国民生产总值(GNP)的 4.5%。其它发达国家在腐蚀方面的费用在其GNP中也占相似的比例。
外观
脱皮的涂层和锈蚀的钢板在任何环境中看起来都十分刺眼。对于许多工程师或设施业主来说，油漆其建造物主要是因为外观上的原因。
根据上述所有原因，可以说预防腐蚀的发生是极其重要的。
液体施工的涂料
引言
本课程主要关注的是对施工在钢板表面上用于预防锈蚀或至少缓解锈蚀过程的涂料进行检查。用于该目的的大多数涂料都是传统型的，以液体形式提供并施工在表面上，然后变成固体－保护涂膜。现在让我们集中注意力于这些涂料以熟悉一些常用的专用名词和概念。
涂料专用名词
常用的涂料专用名词有:
?颜料
?基料
?溶剂
?固化机理
?涂料体系
涂料的定义
首先，让我们对涂料下一个定义。
涂料是一种澄清的或着色的成膜材料，用以施工在表面上，保护表面免受环境影响。
涂料的分类
通常，涂料可分为有机涂料和无机涂料。大多数涂料为有机涂料。
有机涂料由‘活的’材料制成，例如：油桐树(桐油)，蓖麻子(蓖麻油)，亚麻子(亚麻油)，鱼(鲱鱼)，或由‘曾经活的’材料制成，例如：煤，石油等。这些涂料都含有碳。
无机涂料采用无机基料制成，例如：硅酸钠硅酸钙，硅酸锂和硅酸乙酯。(硅酸乙酯是有机物，不是无机物，但其通常包括在无机基料清单中。在硅酸乙酯锌涂料的固化过程中，乙醇挥发，剩下的亚铁硅酸锌基料是无机物。
涂料的成分
传统型涂料有二种主要成分组成:
颜料
漆料
颜料
颜料是一种独立颗粒状固体，用于使涂料具备特定的保护性或装饰性。
颜料不溶解于涂料；无论在液体涂料中或固体涂膜中，都保持固体状态，以独立的颗粒存在。
颜料这一专用名词还用于描述惰性填充料，例如：白垩，滑石粉，或云母等，这些填充料用于改善涂膜的性质。填充料除了可增加涂膜的体积外，还可调节诸如光泽，密度或颜料体积浓度(PVC)等特性。
[注意:我们将在本大纲的高级单元－涂料技术2中再详细讨论这些性质]
漆料
漆料是涂料的液体部分，由溶剂，基料和任何所需的液体助剂组成。
基料这一词汇通常是指用以提供成膜部分的树脂或树脂混合物。基料和颜料组成了干涂膜。
大多数涂料都以其成膜树脂(基料)命名。
颜料的作用
在涂料中加入颜料，可以:
?提供防锈性能
?降低涂膜的渗透性
?遮盖表面(不透明性)
?提供颜色
?保护涂膜免受紫外光和气候的影响
?增强涂膜的机械性能
?颜料还有其它作用，包括:
-自身清洁和控制粉化
- 控制光泽－较大颗粒的颜料可降低光泽
- 有助于涂料基料的干燥
- 提供所期望的面漆，例如：金属光泽或各种光泽 - 有助于油漆的储存性
- 增加粘稠度，便于施工厚涂层
- 提供电化效应，实现牺牲阳极保护作用
- 增强层间附着力(增加颜料的尺寸也可增强对现有涂层的附着力)
颜料品种数以百计，颜料的性质随生产商，生产方法和许多其它因素的变化而变化。商业上可供的颜料由美国国家‘色漆，清漆和喷漆制造商协会’(the National Paint, Varnish, and Lacquer Manufacturers Association)在其颜料索引中公布。 虽然颜料的危险性各不相同，但应将所有颜料都看作是有害的并采取合适的安全措施，避免摄入或吸入。例如：在将锌粉混入无机锌－富锌涂料时应佩戴合适的防毒面具。 颜料的形状
颜料的形状是一个重要特性，它会影响涂料的物理性能。一些常见的形状有： ? 球状颜料
球状颜料是块状的。通常加入颜色(例如：钛白粉)或属牺牲型的颜料(例如：金属锌)。
在实践中，使用最多的是球状颜料。 ? 针状颜料(针形颜料)
针状颜料，例如：氧化锌或玻璃纤维，用于增强和巩固涂膜并提供色彩。
过去，经常在涂料中加入石棉纤维，增加强度(内聚力及一些触变性)。虽然现已不再使用，但在进行涂装修补，除去现有涂层时，可能会发现石棉颜料。 ? 片状颜料
片状颜料，例如：云母，铝片，玻璃片和云母氧化铁，在涂料干燥时重叠在一起，增加了涂层的紧密度，使潮气不能渗透。
漆料的组成
漆料由基料(树脂)加上溶剂和助剂组成。这是液相涂料的所有构成成分，可划分为二个组成部分：
? 非挥发性成膜部分(基料) ? 挥发性溶剂
助剂可能是挥发性的或非挥发性的，这取决于其在配方中的用途。 基料树脂
通常，按涂料的主要树脂命名涂料，例如：环氧涂料，乙烯涂料等(大约只有一种情况例外，那就是底漆同时也使用颜料名称时，例如：环氧富锌涂料或红丹涂料)。
树脂可有天然树脂或合成树脂，但最普遍的还是有机物(即：基于碳的有机化合物)。大多数树脂需要添加溶剂以便于施工。
为了在底材上形成保护性涂膜，基料树脂必须从柔韧的液体形式(便于施工)转变成粘着的固体形式，以附着在表面上并保护表面。正是由于这种从一种形式转变成另一种形式的能力，使得树脂适于用作涂料的基料。 为了适于在防锈涂料中使用，基料应：
? 具备良好的润湿性和附着性 ? 能抵御水蒸气和氧气通过 ? 能容忍施工过程中的变化 ? 能耐使用环境的化学和物理变化 ? 在可接受的时间内干燥，以防表面污染
? 形成保持其使用特性(柔韧性，抗张强度，硬度等)的稳定涂膜 在选择涂料的过程中，最关键的决定很可能即是对基料的选择。 溶剂
大多数涂料都含有溶剂。溶剂可分为：
? 主溶剂(活性溶剂) ? 助溶剂 ? 稀释剂
溶剂因下列多种原因而加入涂料：
? 主(活性)溶剂溶解树脂，制成树脂溶液并用作涂料的漆料。
许多合成树脂都是固体的，包括大多数醇酸树脂，某些环氧树脂，氯化橡胶树脂和乙烯树脂。
助溶剂通常与主溶剂一起使用，以帮助: 使涂料易于施工 控制挥发速率 提高最终涂膜的质量
稀释剂是诸如水这样的溶液，与活性溶剂一起使用，以稀释包装容器中的涂料。稀释剂不能溶解树脂。稀释剂与活性溶剂一起使用，可提供比仅用活性溶剂更光滑，更坚韧的涂膜。
使用稀释剂(例如：水)作为辅助溶剂的技术，可用于生产诸如水稀释型醇酸或环氧等涂料。
在某些情况下，稀释剂用于降低成本。在施工中，稀释剂应在大多数主溶剂挥发完之前离开涂膜，否则将产生劣质涂膜。
溶剂在涂料中的使用量因树脂的类型和施工过程而变化。溶剂的使用量变化范围很
广，在一些高固体环氧涂料中，几乎不含溶剂，而在象乙烯涂料(仍在世界上某些
国家中使用)或磷化底漆中，溶剂用量可占漆料重量的约75%。 挥发份的含量采用漆料的重量百分比或体积百分比来表示。当以体积百分比为基础进行计算时，乙烯类涂料的挥发份可占涂料总体积的高达90%。
[注意:乙烯涂料中溶剂的高百分比含量(即：高VOCs )已降低了其在美国和其它国家的使用量。]
施工时在涂料中加入溶剂，将降低涂料的粘度以及采用普通施工方法所能取得的湿膜厚度。同样，由于稀释，干膜厚度也将降低(实际上是体积固体份百分比的降低)。这就是反对过度稀释涂料的主要原因，无论是在寒冷天气为能进行施工而稀释涂料，或是为节约的假象而稀释涂料。
加入稀释剂同时还会增加溶剂残留的危险性，而在残留溶剂从涂料中挥发时，则会影响涂膜的形成。
溶剂的特性
溶剂有二个影响其在涂料中使用的主要特性： ? 溶解力
溶解其它化合物(例如：树脂)的能力
? 挥发度－在很大程度上决定挥发速率，即：溶剂离开涂料的速度 为进行施工而稀释涂料，只应使用涂料配套中规定的溶剂。 如要使用不同的溶剂必须征得涂料生产商技术代表的书面同意。
挥发速率
溶剂的挥发度是仅次于溶解力的最重要的特性，挥发度在很大程度上决定挥发速率。二者之间不是正比关系，因为具有较强挥发度的成膜物降低了溶剂的释放速率。挥发速率影响涂料的流平，流动，流挂，湿边时间和光泽等特性。
最佳挥发速率因施工方法不同而变化很大，喷涂最快，刷涂中等，流涂和带式浸涂的挥发速率最慢。挥发速率的变化还取决于所使用的是传统型有气喷涂，还是无气喷涂。
如果采用浸涂或流涂施工，挥发速率会影响涂料的流挂性(在底部无滴挂)和色线现象。
如果是烘烤型面漆，溶剂的挥发度则是引起起泡，缩孔和针孔的一个重要因素。溶剂的挥发速率范围有宽有窄，可进行选择以改善特定涂料的施工特性。
表1－7按溶剂的化学分类列出了一些常用溶剂并展示了其闪点和挥发速率。
挥发速率通常采用与醋酸正丁酯进行比较的方式来表示，醋酸正丁酯的闪点为38°C(100°F)并指定其挥发速率为1。挥发速率是在实验室条件下，由已知量的测试溶剂与已知量的醋酸正丁酯一起挥发来进行测定的。醋酸正丁酯的挥发时间(分钟)除以测试溶剂的挥发时间即为挥发速率。数值为0.5表示测试溶剂的挥发速度只有醋酸正丁酯的一半，而数值为4则表示其挥发速度是四倍之快。
表中所展示的挥发速率只是指纯溶剂，而不是涂膜中所使用的混合溶剂。 酯烃溶剂
这类溶剂也称作石蜡溶剂，这些溶剂属开链型化学结构(也称作直链型)。这类溶剂中最常用的是松香水和V.M and P 漆用溶剂汽油。
松香水有时也称作漆工用石脑油。它是一种高沸点石油产品，用于溶解油类，沥青和醇酸。表1列出了一些常用脂烃溶剂及其某些特性。
表 1脂烃溶剂
这些烃类溶剂具有一个闭链，六碳基团(通常称作苯环结构)作为分子的主要部分。该族中最简单的化合物是苯，该族中还有甲苯，二甲苯和一些高沸点同系物。这些溶剂是活性溶剂，用于氯化橡胶，煤焦沥青和某些醇酸涂料，并与其它溶剂一起用作环氧，乙烯和聚氨酯涂料的稀释剂。表2列出了一些芳烃溶剂及其某些特性。
表 2芳烃溶剂
[注意:苯和甲苯过去使用很多，现因安全和对健康的危害性问题已限制使用。]
酮类溶剂
酮类溶剂是丙酮族和甲乙酮等含氧的烃类溶剂。这些溶剂是乙烯涂料最有效的溶剂，并且常用于环氧树脂和其它树脂的配方中。表3列出了一些酮类溶剂及其某些特性。
表 3酮类溶剂
酯类溶剂
酯类溶剂也是含氧的烃类溶剂，但酯类溶剂具有独特的，令人愉快的香蕉味。醋酸乙酯是一些合成树脂的极佳溶剂，包括：纤维素酯，丙烯酸，聚醋酸乙烯酯和聚醋酸丁烯酯等树脂。乙二醇乙醚乙酸酯(醋酸溶纤剂)大量用于热塑性丙烯酸面漆，并以甲基丙烯酸树脂涂料的最佳慢挥发溶剂而著称。
和其它一些溶剂一样，由于安全和对健康的危害性问题，醋酸溶纤剂已不象过去那样广泛使用。[注意:溶纤剂是Union Carbide公司的商品名称。]
酯类溶剂也用作乙烯涂料的助溶剂，并常用于环氧涂料和聚氨酯涂料的配方。表4列出了一些酯类溶剂及其某些特性。
表 4酯类溶剂
醇类溶剂是含氧烃类溶剂，是诸如酚醛等高极性基料的良好溶剂。某些醇类溶剂也用于环氧涂料。表5列出了各种醇类溶剂及其某些特性。
表 5醇类溶剂
诸如乙醚等醚类溶剂，因为非常易燃，所以通常不用作合成树脂的溶剂，但它们是某些天然树脂(例如:油和脂肪等)的极佳溶剂.
通常用于保护涂料的醚类溶剂是醇醚，例如：乙二醇一丁醚，一般称作溶纤剂(UnionCarbide公司的商品名称)。在这一牌号下出售多种乙二醇醚。
溶纤剂对于许多油类，树胶，天然树脂和诸如醇酸，乙基纤维素，硝基纤维素，聚醋酸乙烯酯(PVA)聚乙烯醇缩丁醛和酚醛等合成树脂都是良好的溶剂。溶纤剂挥发速度慢，在许多喷漆中用以改善流平性及光泽。溶纤剂与其它溶剂一起使用，有助于形成高闪点溶剂。表6列出了一些乙二醇醚类溶剂及其某些特性。
表 6醚醇(乙二醇醚)
其它溶剂
四氢呋喃是一种具有极强溶剂特性的环状醚，用于溶解诸如丙烯酸酯，苯乙烯，聚氯乙烯，橡胶和环氧等树脂涂料。硝基烷也是许多合成树脂的良好溶剂。这一族的主要溶剂是2－硝基丙烷，其低毒，挥发速率与醋酸正丁酯大约相同，用于溶解硝基纤维素，丙烯酸和环氧树脂；甲苯和2－硝基丙烷混合在一起，是氯－醋共聚树脂的极佳溶剂。表7列出了这些溶剂的特性。
表 7其它溶剂
溶液析出
当溶剂加入树脂，其量不断增加时，通常在某一点上树脂开始沉淀或析出。这种稀释极限值以沉淀开始时不挥发份的百分比来表示，通常是树脂与溶剂相容程度的一种指示。
使用了不正确的溶剂时，可见到粘质的，不规则状析出物。这种现象称作溶液析出。如果发生溶液析出现象，检查人员应阻止使用该涂料。在大多数情况下，这种涂料不能采用任何正常方法进行施工。
美国关于挥发性有机化合物(VOCs)的规定
大多数美国和其它国际团体都有限制排放至大气的挥发性有机化合物(溶剂)的规定。许多涂料制造商已重新制定了其产品配方以符合这些规定。在施工前加入溶剂稀释涂料，会使符合规定的涂料的VOC超过限定的数值，应尽可能予以避免。
[注意:这一问题在本大纲的安全单元中进行讨论。写这篇文章时，只有美国，英国和荷兰有适当的VOC规定。欧共体关于这方面的规定很快将会成为法律。]
涂装检查人员可能会被要求检查现场涂料是否符合VOC规定。如果允许进行稀释，而且已在现场稀释，检查人员则必须能测定稀释的最高量，以使其仍然符合VOC规定。
为了进行这项计算，检查人员必须了解:
所允许的VOC含量
所加入的稀释剂的量
活性/混合涂料的VOC
英国方面的资料
溶剂的安全问题
溶剂的安全问题有二种类型的危害需要予以关注：火灾危害和对健康的危害。 火灾危害–闪点
溶剂的闪点是溶剂液面上存在的足够蒸汽可被着火源(例如：火焰)点燃的最低温度。除了明火外，着火源还有静电火花，鞋子上的铁钉和打磨操作所产生的火花，吸烟带来的火源或许多其它火源。 闪点越低，从液体中释放的蒸汽量就越大，蒸汽点燃的危险就越大。 可以说，溶剂的闪点越低，溶剂的易燃性就越高。 爆炸下限(LEL)是空气中的溶剂蒸汽可被点燃的最低浓度。 爆炸上限(UEL)是空气中的溶剂蒸汽可被点燃的最高浓度。
对健康的危害
虽然一些溶剂比另一些溶剂对健康更具迅速和直接的危害，但所有溶剂都对健康有害，因此应按规定使用。 应始终穿戴经核准的防毒面具和防护服装，特别是当使用溶剂或在密闭区域工作时。
[注意在美国由国家职业安全与卫生协会(NIOSH)-核准防毒面具。由职业安全卫生局(OSHA)提供在工作场所保护工人的有关规定。由NIOSH 提供安全工作所需要的设备和操作方面的建议。] 在讨论关于溶剂的安全问题时，你会得知下列一些专用名词： TLV –允许浓度
根据适用的安全规定(例如：OSHA 规定)，工人在一段时间内许可吸入的空气中的气体或烟雾的浓度。
TWA/TLV – 时间称重平均值/ 允许浓度
在规定时间内，例如：每天8小时或每周40小时，空气中的气体或烟雾的平均浓度。 STEL/TLV – 短期暴露允许值
无论时间长短，工人许可暴露于空气中的气体或烟雾的最高浓度。 重要注意事项: 必须谨慎管理所有溶剂。 应按当地政府和联邦政府的规定储存溶剂。
如果检查人员对任何现场的溶剂或涂料管理事宜或者对防护服装或防毒面具有任何疑问，应立即通知安全监督人员
助剂
其它材料，其中有许多类似于颜料，但却称作助剂，因下列原因而加入涂料：
调节稠度
改善涂膜丰满度
使涂膜导电(用于混凝土上)
减少沉淀
改善柔韧性
阻止霉菌
提供抗静电性
提供耐磨性和防滑性
－诸如砂子，金刚砂和氧化铝等助剂加入涂料之中可提供防滑性
－诸如聚四氟乙烯(PTFE)或TFE－碳氟化合物等特殊助剂加入涂料之中可减少摩擦
固化进程
引言
基本了解涂料形成保护涂膜时其干燥和硬化的各种方式，对于涂料检查人员是很有用的。涂膜形成的方式将会影响涂料施工的许多实际问题。 ‘固化’一词用于描述涂料从液体状态至固体状态这一进展过程。
应注意的是‘固化’一词在本文的上下文中可能会造成误解。该词汇较准确地用于描述了一种化学反应的结果，而许多涂膜的形成并没有这种反应。但常规用法使我们对所有成膜反应只适应一个词汇－固化。
了解固化的方式对于施工人员和涂装检查人员是很重要的。检查人员的工作可能是在进一步施工其它涂层前，证实所施工的各道涂层已充分固化，或确定涂层是否已可投入使用。有许多涂层必须在其完全固化以前进行复涂，这就可能会要求检查人员在复涂前证实涂层尚未完全固化。
固化涂料的类型
涂料制造工业认为涂料固化基本上可分为二大类： ? 非转化型 ? 转化型
非转化型涂料仅靠溶剂挥发而固化。非转化型涂料所使用的树脂在涂料硬化时不改变其化学结构，并且非转化型涂料可再溶于原先用于溶解树脂的溶剂。
转化型涂料尽管其中也有挥发，但主要靠多种聚合类型中的一种进行固化。转化型涂料所使用的树脂在涂料固化时经历了化学变化，所以干燥的涂膜不易再溶于原来施工中所使用的溶剂。 转化型涂料通常通过下列方式之一进行固化： ? 仅靠溶剂挥发(例如：硝基纤维漆的干燥) ? 溶剂挥发加上聚合反应
非转化型(溶剂挥发固化)涂料
仅通过溶剂挥发而固化的涂料是将树脂溶解于合适的溶剂中制成的，例如将乙烯树脂或氯化橡胶树脂溶解于甲苯或二甲苯中。
施工时，这些涂料依靠简单的溶剂挥发形成涂膜。树脂保持不变，可再溶于其原来的烃类溶剂中，而无论涂膜时间有多久。
挥发－固化的涂料不应采用不同类型而含有强溶剂的涂料复涂在其上。因为上层溶
剂会侵蚀底层涂料，引起再溶解和/或起泡现象。
挥发型涂料可施工在不同类型的底涂层上。例如：乙烯涂料可施工在环氧底漆上。但是，如果环氧涂料表面坚硬而且光滑，则会导致层间附着力不好。
为使涂料充分固化，所有溶剂必须全部挥发，所以挥发型涂料不应施工太厚的涂膜。如果施工过厚涂膜，可能会有溶剂残留在涂层内部。残留溶剂处在溶剂挥发后最终变为空隙，在完整的涂层上形成一个薄弱点。 一些常见的仅通过溶剂挥发而固化的涂料有：
? 氯化橡胶涂料－天然橡胶或聚烯烃与氯气反应所形成的弹性体。这些材料必须
采用其它耐性好的树脂进行改性，以提高固体份，降低脆性并增加附着力。氯化橡胶涂料往往固体含量较低(虽然也有高固体配方)，通常施工干膜厚度为1密耳至3密耳(25微米至75微米)的薄涂层。 氯化橡胶大约在180°F(80°C)开始软化并在 257°F(125°C)分解。氯化橡胶涂料不应在环境温度高于140°F(60°C)的情况下使用。
乙烯涂料－将氯化聚乙烯共聚物溶于合适的溶剂，例如甲乙酮而制成。甲苯和二甲苯作为稀释剂与甲乙酮一起使用。乙烯涂料固体含量也较低，必须施工1密耳至3密耳(25微米至75微米)的薄涂层
? 丙烯酸涂料－热塑性丙烯酸和甲基丙烯酸及其酯类，或丙烯腈的共聚物。这些涂料与乙烯涂料结合使用可提高其保
色性及户外耐候性。 沥青涂料－通常是以天然状态(硬沥青)或石油蒸馏残渣而存在的产品(地沥青)。煤焦沥青是煤的干馏的副产品。虽然地沥青和煤焦沥青具有各自独特的性质，但许多工业用户还是将其都看作是沥青。
地沥青涂料通过将铺路沥青溶解于脂烃溶剂(例如：松香水)中制成，而煤焦沥青涂料则是通过将煤焦沥青溶解于芳烃溶剂(例如：二甲苯或甲苯)中制成。地沥青涂料和煤焦沥青涂料都是高固体涂料，可成功地施工每道湿膜厚度为15密耳至25密耳(400微米至625微米)的厚涂层。
由于美国联邦政府，州政府和地方政府关于VOCs(挥发性有机化合物)的现行规定，诸如氯化橡胶和乙烯类的低固体份涂料迅速退出市场。世界上的一些工业区域仍然在使用这些涂料，但是一些涂料用户认为，随着世界范围内对环境的关注，10年以后将不再供应这二种涂料以及大多数其它低固体份溶剂型涂料。
当用于多道涂层体系时，溶剂挥发型涂料融合在一起，形成单一的固体涂膜，而不是层状涂膜。这些涂料的主要优点是易于维修涂装。
溶剂挥发型涂料通常被看作是仍然保持了其原有的大部分特性，除非发生了化学变化，例如：紫外光的影响，增塑剂的渗移等。
乳胶涂料
凝聚是一种成膜机理，通常发生在挥发型固化涂料中。在这些涂料中，树脂颗粒被皂状材料包裹，然后分散于水中，水的作用是输送工具而并非真正的溶剂。这种混合物称作乳液。
当水挥发后，树脂颗粒融合(凝聚)在一起，形成稳定的涂膜。 这些涂料一经固化，虽然会溶于强溶剂中，但不会再溶于水中。 凝聚型(挥发型固化)涂料包括： ? 丙烯酸乳液 ? 乳胶乳液
一些现代化水性涂料采用改性聚合树脂，例如： ? 环氧乳液
就这些涂料说来，水挥发了并发生了凝聚，但随之而来的是部分聚合反应，形成了更具耐性的涂膜。
水性涂料(例如：乳液)正在变得越来越重要，因其配制的高性能，耐化学涂料符合VOC 规定。用于可称作乳液的涂料的树脂混合物通常是高分子量物质。在环氧乳液中，罐中的树脂分子量可能较低，但通过固化形成交联，达到高分子量。
高分子量的树脂因其较高的分子量通常不易再溶解。 使用水性涂料时，需特殊关注的事宜如下：
这些涂料在完全固化前，不应暴露于诸如露水，雨水或喷雾之类的潮气中。如暴露于潮气中会出现条痕，可洗去和流挂等弊病，并对底材形成不合适的保护。
液体成分在运输，储存，或施工时不应处于冻结温度之中。冻结很可能会破坏乳液，导致涂料组份分离。 聚合固化型涂料
当二个或更多树脂分子结合在一起，形成单个较复杂的分子时，就发生了聚合。
聚合是一种化学反应，在反应中，许多称作单体的相似化学基团结合在一起组成了一个化合物。单体的主要特性有： ? 内部稳定
? 能以化学方式连接在一起
树脂内部的单体在称作聚合的过程中连接在一起，是今日之涂料最常见的固化方式。
聚合的类型
聚合的发生有四种主要类型： ? 氧气诱导 ? 化学诱导