引 言

钢结构防腐蚀工工艺一般都是表面处理加防腐涂层，从最普遍的底漆加面漆到增加中间层，最经典的涂层结构：富锌（无机富锌、有机富锌）+环氧云铁+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚硅氧烷等）。这种体系在钢结构厂房及网架棚、桥梁、管廊架、线杆、光伏电站、风力发电塔筒以及一些海洋工程被大量运用，而且达到长效防腐蚀的效果。但是这种经典配套涂层结构多层涂覆耗工耗时（层次涂覆间隔时间长），给一些短暂性维修或者工期紧急项目带来难以克服的困难。本文探讨了天冬聚脲的优异特性及与富锌底涂的单层配套工艺在钢结构防腐蚀中的应用，这种新颖涂层配套工艺是传统钢结构防腐的一种创新，特别在环保、节约人工、减少材料成本方面十分明显。

天冬聚脲研发背景

1.1无VOC施工豁免条件

经过防腐蚀涂料研发人员和防腐施工技术人员的不断探索实践，一种钢结构防腐新材料—天冬聚脲解决了上述困难，而且能够达到环保要求所规定的无VOC的施工豁免条件。按照最新GB37822-2019《挥发性有机物无组织排放控制标准》中7.2.1条文要求：VOCs质量占比≥10%的含VOCs产品，其使用过程应采用密闭设备或在密闭空间内操作，废气应排至VOCs废气收集处理系统；无法密闭的，应采取局部气体收集措施，废气应排至VOCs废气收集处理系统。

1.2环保型涂料天冬聚脲

含VOCs产品的使用过程包括但不限于以下作业：涂装（喷涂、浸涂、淋涂、辊涂、刷涂、涂布等）。这就严格定义了涂装环保限制范围，VOCs质量占比≥10%施工时必须设置废气收集处理系统（这是常规重防腐施工现场难以达到的硬性规定要求，倒逼涂料生产企业或者使用单位必须使用水性涂料或者无溶剂涂料）也就是说无溶剂或者固含量＞90%以上的涂料产品施工时可以不采取废气收集系统，属于合法现场施工涂料。天冬聚脲完全符合上述规定要求。

天冬聚脲的优异性能及配套体系

2.1天冬聚脲耐蚀性及适用期

天冬聚脲是一种新型脂肪族、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲，其实是一种脂肪族仲胺。当涂层暴露在紫外线下需要很高的稳定性时，必须选用脂肪族涂层体系—天冬聚脲。聚天冬氨酸酯黏度低，与HDI三聚体的反应速度可以通过不同的取代基团，胶凝时间从5 min延长至120 min，施工寿命可以从5 min延长至2 h以上，喷涂一道就可以达到0.6 mm；涂层表面无气孔产生；配方体系可调节范围很宽；对紫外线有很好的耐受性，光泽持久、色彩稳定、不泛黄；喷涂时的材料损耗小，固体含量可以从70%调节到100%。

天冬聚脲具有高固含低黏度（固含量＞90%，甚至达到100%）超强耐紫外线、耐磨、柔韧性好、耐5%以下的酸碱和一些化学介质、可厚涂施工、可零下快速固化等特点。按照《HG/T 5368-2018聚天门冬氨酸酯防腐涂料》标准中的规定，天冬聚脲DTM可以单独适用C4及以下轻防腐场合；C5及以上的重防腐腐蚀环境下可以作为面漆与环氧等底漆配套使用，该配套方案被认可并在最新版的《ISO12944-5：2018色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护》中新增。

2.2表面处理要求及涂层体系配套

天冬聚脲与富锌底漆配套结合力＞5MPa、耐盐雾可达3000 h以上。将最经典的钢结构防腐蚀涂层从富锌（无机富锌、有机富锌）+环氧云铁+丙烯酸聚氨酯（氟碳漆或者聚硅氧烷等）可以优化为：富锌（无机富锌、有机富锌）+天冬聚脲两道涂层系统，大大缩短了施工周期及人工成本。

这种防腐蚀涂装涂层配套体系既满足了施工环保要求，又是一个技术性的革命和涂装创新。体系中富锌底漆的选择要求钢结构表面处理达到《GB/T 8923.1-2011涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定》所规定的Sa2.5级标准要及相关可溶性盐分的要求。当金属表面经过喷射清理后，就会获得一定的表面粗糙度或表面轮廓。粗糙度的形成会使金属表面的面积明显增加，同时获得很多锚固点，容易造成波峰处的涂膜较薄，另外过大的粗糙度会由于涂料对底材的浸润不良造成涂膜防腐性和附着性的降低。除去锈蚀、污垢和旧涂料后，钢材表面并非清洁到此就可以涂漆了，尤其是可溶性盐分对涂层的危害更大。

可溶性铁腐蚀物可能继续污染锈蚀过的钢材，因为盐类等腐蚀性物质几乎是无色的，它们会深藏在点蚀处从而无法有效地清除。表面处理等级低于Sa2.5的清理表面，可溶性腐蚀物会隐藏在层层的氧化铁下面。这些腐蚀产物通常是水溶性的氯化亚铁和硫酸亚铁，涂层在以后的使用过程中会引起漆膜的渗压起泡。因此，在涂漆前必须除去这些可溶性盐分，或者使它降到一个可以接受的标准。钢结构表面处理符合以上粗糙度和清洁度后才能进行底涂的涂覆，正常情况下富锌底涂层厚度基本控制在在60~80 μm之间。

天冬聚脲在各种腐蚀环境下的应用

如果在水下浸泡或者耐候性要求不高的场合可以选择例如GB805B-100聚醚改性预聚物固化类天冬聚脲，其绿色环保、无溶剂、低黏度，一道立面施工可达500 μm厚，具有较长的施工适用时间。涂刷、滚涂、喷涂均可，施工灵活方便。漆膜强度高，柔韧性、耐磨性、抗冲性优异，与富锌能够配套良好等优点。

但是聚醚结构决定其耐候性能达不到C5的腐蚀环境要求。在户外耐候场合建议选择HDI三聚体类型的脂肪族天冬聚脲，具有优异的耐候性和力学性能。快干型脂肪族天冬聚脲在手工刷涂、滚涂施工适用性方面不如聚醚改性预聚物固化类天冬聚脲，适用期受施工固含影响较大。例如在质量固含75%时适用期可达4 h；85%时最多只有0.5 h；90%以上及无溶剂不到10 min，因此如果要满足VOCs<10%的环保要求，可以使用专用双组份喷涂设备进行施工，涂层厚度一道可达到200 μm，耗量约0.5 kg/㎡，可以在-10 ℃正常固化，常温下表干20 min，压干40 min，可快速投入使用。

另外一种技术方案是使用凝胶时间2 h的慢干型聚天门冬氨酸酯树脂制作的天冬聚脲面漆，涂料适用期可以延长一些，但是压干时间也会延长到8 h。富锌（无机富锌、有机富锌）+天冬聚脲两道涂层系统可以达到ISO-12944:2018中规定的配套体系厚度要求，在C5大气腐蚀环境下可以达到30a的使用寿命。

结 语

随着钢结构行业的技术进步和使用量的急速增长，钢结构涂装特别是防腐蚀涂层的质量要求、使用年限和成本经济效益也相应地提出了更高的目标。据不完全统计，2019年全国钢结构使用量超过7 000万t，用于防腐蚀涂装的材料数字庞大，人工成本、涂装材料成本，时间成本是建设方和施工方最大的成本支出。面对巨大的建设施工成本压力和环保限制，建设施工部门一直在寻找最佳的涂装材料；无论从性价比还是从环保要求，天冬聚脲具有不可替代的前瞻优势。富锌（无机富锌、有机富锌）+天冬聚脲两道涂层系统在大型钢结构防腐蚀涂装行业将会显示出强大的生命力，而且趋于完善。恩缔与国内最顶尖天冬聚脲生产商合作将富锌（无机富锌、有机富锌）+天冬聚脲两道涂层系统成功地应用到风力发电塔筒外壁及辅助钢结构防腐蚀涂装领域，取得了良好的经济效益和实际预期效果。