0、前言

表面除锈是金属设备涂装的重要环节。钢铁表面经过处理除锈后很容易返锈，尤其是大型的设备工程，如船舶、桥梁、海上采油设施、重型设备等，由于受施工条件的限制，不能采用喷砂或喷丸等方法除锈，只能用手工或电动工具除锈，不但劳动强度大，生产效率低，施工费用高，锈尘严重危害人体健康，而且很难做到彻底除锈。

带锈涂料是一种可直接涂刷于残余锈蚀钢铁表面的新型涂料。这种涂料能使残锈稳定钝化或转化，将活泼的铁锈转变成稳定无害的物质，从而达到既除锈又保护基体的双重目的。

在全面分析目前带锈涂料的技术现状、品种及性能的基础上，查阅了大量的国内外文献资料，研制出湿固化聚氨酯带锈防锈漆。它渗透力强，在锈层转化前已包覆铁锈，使涂层牢固地附着于基体，同时，活性颜料在漆膜固化后缓慢发挥作用，使残锈稳定、钝化，是一种比较理想的带锈防锈漆。

1、实验部分

1.1 原材料

E-12环氧树脂、己二酸、乙二醇、苯酐、三羟甲基丙烷、KH-560硅烷偶联剂、丁酮、醋酸乙酯、磷酸锌、铬酸钡、氧化锌、氧化铁红，均为工业级；甲苯二异氰酸酯、H3PO4(85%)、二甲苯，均为试剂级。

1.2 湿固化聚氨酯树脂的合成

1.2.1 参考配方(见表1)

表1 湿固化聚氨酯树脂参考配方

原材料 规格 质量分数/%
E-12环氧树脂 工业级 20-28
己二酸 工业级 15-20
乙二醇 工业级 3-10
苯酐 工业级 1-10
三羟甲基丙烷 工业级 10-15
甲苯二异氰酸酯 试剂级 30-40
二甲苯 工业级 适量
丁酮 工业级 25
醋酸乙酯 工业级 25

1.2.2 合成工艺

(1)聚酯树脂的合成：在装有搅拌器、回流冷凝器、分水器、温度计的四口瓶中，将己二酸、苯酐、乙二醇、三羟甲基丙烷、二甲苯溶剂等投料。并动搅拌、通入N2，升温到150℃，再以10℃/h的速度缓慢升温至210℃，保持至酸值5以下。冷却至100℃，加入丁酮、醋酸乙酯，搅拌冷却，过滤贮存。

(2)聚氨酯树脂的合成：将环氧树脂和混合溶剂(二甲苯、丁酮、醋酸乙酯)投入反应瓶中，开动搅拌，溶解后，加入聚酯树脂，H3PO4(85%)适量，升温至120℃以上，共沸脱水，完成后，冷却至40℃，加入甲苯二异氰酸酯，搅拌1 h后，缓慢升温至90℃，保温3 h。然后冷却至40℃，加入KH-560硅烷偶联剂，搅拌，出料。

1.3 制备及性能

1.3.1 制漆

(1)将各种颜料按配方量预分散于含除水剂(单官能团异氰酸酯)的湿固化聚氨酯树脂中，高速搅拌，保持15-30 min，使颜料水分脱除。

(2)将漆料通过砂磨充分分散，研磨到一定的细度(粒径≤50 μm)，加入助剂、溶剂等，搅拌均匀，过滤后包装。

1.3.2 性能指标(见表2)

表2 湿固化聚氨酯带锈防锈漆的性能指标

项目 性能指标 检测方法
外观 铁红色 GB1729-79
固含量/% 50 GB1725-79
细度 ≤50 GB1724-79
干燥时间/h 表干 ≤1
实干 10-15
漆膜柔韧性/mm 1 GB1731-79
膜附着力/级 1 GB1720-89
硬度(邵氏) 0.54 GB1730-79
冲击强度/(N·cm) 500 GB1732-93
耐盐水性/h ≥200 GB1763-89

2、结果与讨论

2.1 成膜物质的选择

钢铁表面在空气中极易受腐蚀介质(空气、水分等)作用生锈，并不断由低价的铁变为稳定的高价铁化合物，铁锈的生成和老化是持续进行的。锈层的结构大致分为三层：面层浮锈Fe2O3，中层粒锈FeO?nH2O，底锈FeO?nH2O[Fe(OH)]3。上层的锈蚀较疏松，底层的锈蚀较紧密，整个锈层呈现出一个疏松多孔的含水层结构。

锈层的特点与除锈后的钢铁表面性质截然不同，因此，带锈涂料除了必须具备一般防锈涂料的性能之外，还必须具备两个特殊条件：一是带锈涂料对锈层必须有足够的渗透能力，即能充分浸润、渗透整个疏松的锈层，使锈层粘结成为连续的封闭性涂层，以封闭整个锈层和钢铁表面；二是带锈涂料对锈层必须有足够的反应性，能使锈层中的有害铁化合物经过钝化或转化，变成稳定的无害的填料。

试验采用由环氧树脂、聚酯树脂和甲苯二异氰酸酯合成的湿固化聚氨酯树脂为基本成膜物质，它具有低黏度、强渗透性、可润湿、封闭锈蚀，并且能固化成膜。漆中的异氰酸酯预聚物含有活性的NCO基团，它不但和空气中的水分反应，而且能够渗透到锈层深处的微小孔洞里，与锈蚀中的水分发生化学反应，有效地除去致蚀因素。聚酯树脂除具有良好的渗透性外，也可增加漆膜的柔韧性。环氧树脂经部分磷化后，生成环氧磷酸酯，可作为渗透剂。它的渗透性好，附着力强，同时，环氧树脂还能和锈蚀的氧原子形成氢键，使锈蚀、金属底材和树脂牢固附着，从而在带锈表面形成优异的防锈性涂层。

2.2 活性颜料的选择

活性颜料的主要作用是在涂膜形成后，通过缓慢的水解，形成杂多酸。这种杂多酸易和活泼的铁锈反应，形成较为稳定的抑制络合物。不同的活性颜料对锈层的作用情况各不相同，较常用的活性颜料的性能如表3所示。

表3 不同活性颜料或防锈颜料的性能

颜料 磷酸盐(以Zn为例) 铬酸盐(以Zn为例) 铁酸盐 四盐基锌黄
分子式 Zn3(PO4)2·nH2O ZnCrO4·nH2O ZnFeO4 ZnCrO4·4Zn(OH)2
外观 白色粉末 黄色粉末
与铁锈的作用 Fe2O3·H2O+Zn3(PO4)2+2H2O→2FePO4·3Zn(OH)3 3ZnCrO4+2Fe→Fe2(CrO4)+3Zn 还原铁锈成为定的磁结构 其中的Zn(OH)2中和漆料中的酸性分解物起缓冲作用Zn3(PO4)2·4H2O+ZnCrO4·2H2O
水解-4Fe3+=Fe3[Zn2(PO4)2·(CrO4)]3

用途 防锈、缓蚀、钝化作用 缓蚀、钝化阴极保护作用 防锈缓蚀钝化作用 缓蚀、钝化作用
毒性来源 无 毒性小 无
应用 广 缺乏 缺乏 广

续表3

颜料 铅丹 锌粉 偏硼酸钡 铁红
分子式 Pb3O4 Zn
O Ba(BO2)2 Fe2O3
外观 橘红色粉末 青灰色粉末 白色粉末 红色粉末
与铁锈的作用 Pb3O4+铁锈→Fe2O3+ FePbO4 促进铬酸盐、磷酸盐对铁锈的钝化作用
用途 缓蚀、钝化作用 阴极保护作用 防锈、抗粉化 惰性覆盖作用
毒性来源 毒性大 无 无 无
应用 广 广 广 广

选用磷酸锌、铬酸钡、氧化锌等活性颜料作为稳定剂，选用氧化铁红为着色颜料。这样活性颜料与锈层中的活泼的有害成分缓慢反应，生成稳定的抑制化合物，从而使整个锈层成为涂料中稳定的、具有保持性的填料。这样，涂料既具有渗透性，又兼有稳定性，从而阻止锈蚀的发展。

2.3 除水剂的使用

湿固化聚氨酯带锈防锈漆的主要优点在于它的性能优良、使用方便。单组分包装无需现场配漆，可用刷涂、辊涂、抹涂、刮板刮涂或喷涂，而对施工器具无多大要求。但由于其含有活性的NCO基团，对水分十分敏感，湿固化聚氨酯树脂的着色比用其它树脂基料时要困难。颜料中低到0.5%的水分即可在16 h内引起这类聚氨酯胶化。在对颜料的预处理工艺中，一般采用的方法以下几类：①高温烘烤；②加入颜料改性剂如分子筛等，选择性吸收水分③用异氰酸酯对颜料作预处理，也采用含异氰酸酯的颜料研磨色浆。

高温烘烤时某些颜料会产生高温分解和变色，分子筛颜料改性剂的缺点是这些氨基硅酸盐会对配套的面漆产生影响。

采用单官能团异氰酸酯作为颜料的除水剂，着色工艺分步进行，保证了湿固化聚氨酯带锈防锈漆的贮存稳定性。

2.4 其它组分的选择

为了改善漆膜性能，增加涂料对疏松铁锈的润湿作用，选用极性较强的溶剂――丁酮、醋酸乙酯作为湿固化聚氨酯带锈防锈漆的溶剂。这样，使得涂料极易渗透，同时也增大涂料对疏松铁锈的润湿作用，使涂料把铁锈分离并包围在涂膜中，在与活性颜料反应之前，暂时充当颜料的作用。随着铁锈同涂料中的活性颜料逐渐缓慢地反应，使锈层变成涂料中具有保护性的稳定物质。

另外，选用了偶联剂、防沉淀剂等功能性助剂，以提高漆膜的综合性能。

3、结语

采用本文研制的湿固化聚氨酯树脂，配合活性较高的磷酸锌、铬酸钡、氧化锌等活性颜料、氧化铁红着色颜料，助剂、溶剂等，得到湿固化聚氨酯带锈防锈漆。该漆渗透力强，可在锈层转化前包覆铁锈，使涂层牢固地附着于基体，同时，活性颜料在漆膜固化后缓慢发挥作用，使残锈稳定、钝化，是一种比较理想的带锈防锈漆。可广泛用于船舶、海洋平台、桥梁、大型机械、化工设备、储罐等的防腐，具有良好的市场前景。

中空玻璃在使用过程中，当环境温度降低到使玻璃表面温度降低至干燥空气层内的露点时，干燥空气层的表面会产生结露或结霜。由于玻璃内表面的结露或结霜而影响中空玻璃性能。如果保证空气层在零下40摄氏度以上不结露，中空玻璃在使用过程中是不出现空气层结露现象的。

1、露点上升的原因分析

中空玻璃的露点是指密封于空气层中的空气湿度达到饱和状态时的温度。低于该温度，空气层中的水蒸汽就会凝结成液态水。可推出：水的含量越高，空气的露点温度也就越高，当玻璃内表面温度低于空气层内空气的露点时，空气中的水分就会在玻璃内表面结露或结霜。

中空玻璃的露点上升是由外界的水分进入空气层而不被干燥剂吸收而造成的，有三种原因可能会导致露点上升：

（1）密封胶内存有气泡，导致空气水分进入。

（2）水气通过聚合物扩散进入空气层中。

（3）干燥剂的有效吸附能力低。

2、中空玻璃露点控制措施

（1）严格控制生产环境温度

生产环境主要影响附能力及剩余吸附能力。

（2）减少水分通过聚合物的扩散

主要靠选择低渗透系数的密封胶，确定合理的密封厚度，减少中空玻璃的内外温度差（即控制在一定温度范围内生产而不能使温度范围过大。）

（3）缩减生产工艺时间

尽量减少干燥剂与大气接触的时间，减少吸附能力的损失而使干燥剂有较高的吸附能力。

（4）选择合适的铝型材

其细孔的导气缝要小，减少操作过程中分子筛的吸水率。

（5）选择合适的干燥剂

要选择吸附率较高且持久的干燥剂。

相信通过选料、加工、环境等各个环节的控制，中空玻璃的质量会得到明显的控制。

　　超声波加湿器：采用超声波高频震荡，将水雾化为1～5微米的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中，使空气湿润并产生丰富的负氧离子，能清新空气，一改冬季暖气环境的燥热感，营造舒适的生活环境。

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眼前的闵恩泽院士，鹤发童颜，笑声爽朗，虽已是耄耋之年，但仍然精神矍铄，思维敏捷。这位为我国石油炼制与石油化工技术创新默默耕耘半个多世纪的老人，面对科技界的最高褒奖，显得平静而谦虚。他说：“能够获得这项大奖，我非常高兴。但这个崇高的荣誉不只属于我个人，更属于我的合作者、我的同事们和整个石油化工学界。”

(一)

回首往事，闵恩泽无怨无悔。他说：“回国是正确的选择。能把自己一生的科研工作同国家的建设、人民的需要结合，这是我最大的幸福。”

1955年，在美国俄亥俄州立大学化学工程系获得博士学位后并工作4年的闵恩泽回到了阔别8年的祖国。之后，他被分配到当时正在筹建的北京石油炼制研究所，开始了自己的催化剂研制生涯。当时，我国炼油所用的催化剂，依靠从前苏联进口，对于这一领域的研究还是空白。“那时候各方面条件都很艰苦，实验室是向当时的北京石油学院借的几间平房。”闵恩泽回忆说。

1959年，兰州炼油厂投产，这是我国第一座大型炼油厂。该厂生产航空汽油的移动床催化裂化装置所用的小球硅铝催化剂一直从前苏联进口。1963年，为了打破国外的技术封锁，满足国家急需，当时的石油部早已决定建设一个小球硅铝裂化催化剂生产厂，闵恩泽被任命为技术负责人。试生产时，他带领科研人员吃住在工厂车间，经过3个多月夜以继日的艰苦奋战，终于试生产出我国的小球硅铝裂化催化剂。这不仅及时保证了我国航空汽油的生产，同时通过技术创新，使小球的完整率达到92%，超过了进口催化剂86%的水平。

在之后的几年里，闵恩泽接连攻克难关，研制出了我国炼油工业急需的微球硅铝裂化催化剂、磷酸硅藻土叠合催化剂、铂重整催化剂等一系列新型炼油催化剂，为我国石油炼制催化剂的制造奠定了基础。

“要自觉地面向重大应用研究技术问题、面向国家经济社会发展的重大需求搞科研。”这是闵恩泽多年治学的基本准则之一。上世纪50年代至今，从含铅汽油到无铅汽油再到清洁燃料，我国油品经过几次升级换代，闵恩泽奠定的催化剂制造技术都起到了关键作用。

经过几十年的努力拼搏和刻苦钻研，我国炼油催化剂品种不断丰富齐全并形成系列，不仅在国内市场的占有率达到95%，而且已经开始出口欧美、亚非等地区。目前，闵恩泽指导开发的渣油催化裂化分子筛催化剂每年用于加工渣油3600万吨，经济效益可达百亿元以上；他指导开发的Y型分子筛仍是各种催化裂化催化剂的活性组元；半合成催化裂化催化剂制造方法至今仍被各催化剂厂普遍采用。

闵恩泽对石油化工技术和国家发展的贡献得到了国内外的一致承认，并为他赢得了众多荣誉：国家科学技术进步一等奖；中国石化科技奖；何梁何利基金科学技术奖；全国优秀科技工作者；日本桥口隆吉基金奖；国家技术发明一等奖……

(二)

自主创新，是闵恩泽一生从事科研工作的关键词。正是一项项自主创新的技术成果，支撑着我国石油炼制与石油化工技术实现跨越发展，达到国际领先水平。总结几十年的创新体会，闵恩泽诙谐地说：“好似吃麻辣烫，又辣又爱，坚持下去，终获成果。”

原始创新要如何实现？闵恩泽说，一定要把现有技术的科学知识基础，转移到一个全新的领域。以获得2005年度国家技术发明奖一等奖的“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺”为例，这项成果把原有的晶态镍合金和釜式反应器的科学知识基础，转移到全新的非晶态和磁稳定床反应器的科学知识基础上，最终实现原始创新。

其实，闵恩泽对自主创新的思考，得益于一次印象深刻的会晤：1980年，东京国际催化会议后，56岁的闵恩泽邀请美孚石油公司的中心研究室主任来华访问，他讲到美孚在分子筛领域成功的经验时提出，要搞新的催化材料，而不是搞催化剂。闵恩泽听后很受启发，便和同事们广泛调查石化技术创新的历史，调查催化材料怎么发展，研究国外大公司怎么干，最后明确新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源泉。

创新总会有风险，创新的道路也不会一帆风顺。“失败和挫折教育着我们，使我们变得聪明起来”。闵恩泽常用这样的话来激励自己，也鼓励学生、同事。他们边学习、边实践、边总结，从试验到失败，从失败再到试验，一项项创新成果最终获得了成功。

作为战略科学家，闵恩泽非常关注和熟悉国际科技前沿，并始终站在世界石油化工科技的前沿。上世纪90年代初，他就提出发展我国绿色化学的建议，并指导开发成功多项从源头根治环境污染的绿色新工艺。新世纪以来，他进入绿色化学中的生物质资源利用新领域，指导学生开展利用油料作物发展生物柴油的生产工艺研究。目前，已开发成功高压醇解生物柴油生产新工艺，建成2000吨/年的中试装置，计划于2008年建成5万吨/年的工业示范装置。

如今，83岁的闵恩泽还在科技创新的路上“飞奔”。如何发展生物柴油、开发化工产品让生物柴油“有利可图”……科学前沿的各种新思路仍然在他脑海中闪现。

(三)

在辛勤工作、不断钻研科学的同时，闵恩泽没有忘记传道、授业、解惑，以教育后人，培养我国科技发展的后继力量。

闵恩泽的学生、石油化工科学研究院副总工程师宗保宁记忆中的片段足以证明闵恩泽的言传身教。“闵先生很认真，对学生要求非常严格。我1985年开始师从闵先生读博士，写毕业论文的时候，写了七八遍，闵先生对论文的写作层次、词句改了又改。那时候计算机还不普及，两三万字的论文，硬是一遍遍地抄写。现在，我也带学生了，也非常认真，感觉就像闵先生在身后站着一样，不认真不行。”

何鸣元院士对恩师的教诲也记忆犹新：“我做了石科院基础部主任时，闵先生要求我，要时刻以国家和中石化的需求作为我们研究的方向，将自己的兴趣融入到研究中去。同时，作为一个团队的领导，首先要帮助别人出成果，这样才能激发团队整体作战的精神，充分发挥群体里年轻科技人员的积极性。”

在生活中，闵恩泽是学生们和蔼可亲的朋友，对年轻人帮助非常多。宗保宁说，“先生特别愿意与年轻人讨论问题，而且交流渠道非常畅通，年轻人都愿意与先生讨论。”

从1987年至今，闵恩泽先后带了50多个学生，其中硕士生16名，博士生20多名，博士后10多名，目前他还在培养博士生。如今，他的学生许多已经成长为催化剂厂厂长、总工程师；石油化工厂的经理、副经理；研究院副院长、副总工程师；高等院校的催化专业教授……

曾与闵恩泽有过多次合作的北京化工大学教授李成岳，道出了闵先生做人做事成功的真谛。他说：“闵先生是个领军人物，是位大家。他有对国家、对民族的高度责任感，有科学家的献身精神和为人师表的风范。”

在采访中，多次听闵恩泽提到要培养人才。目前，他正在写书，总结自己几十年来在科研道路上的经验教训，把其中的感悟、感受和心得传授给大家。

来源：经济日报 记者 王 玲