根據(jù)處理銹蝕的作用機(jī)理可以將帶銹涂料分為4種：滲透型低表面處理涂料、轉(zhuǎn)化型帶銹涂料、穩(wěn)定型帶銹涂料、混合型帶銹涂料。其中，滲透型是利用成膜樹(shù)脂的高流動(dòng)性和強(qiáng)附著力對(duì)銹蝕產(chǎn)物進(jìn)行包覆，使其成為涂層的一部分；轉(zhuǎn)化型和穩(wěn)定型則是利用涂料中顏填料對(duì)銹蝕的溶解和螯合，將銹蝕轉(zhuǎn)化或形成穩(wěn)定的化合物。混合型則結(jié)合了以上幾種銹蝕處理方法的優(yōu)勢(shì)，在處理銹蝕的同時(shí)提高涂層的穩(wěn)定性和耐腐蝕能力，是目前科技工作者研究的熱點(diǎn)方向。

（1）滲透型低表面處理涂料的作用機(jī)理與用途

銹蝕在鋼材上的產(chǎn)生是不均勻且不規(guī)則的，其表面形貌可以被認(rèn)為是微納米孔蝕的集合。孔隙之間具有一定的表面張力，阻礙了基體樹(shù)脂的滲透和附著，一方面會(huì)嚴(yán)重降低涂層的力學(xué)性能，另一方面，內(nèi)部孔隙中的氧氣分子和水分子會(huì)導(dǎo)致銹蝕的拓展。Majumder等研究表明，當(dāng)通道中填充適當(dāng)表面張力和黏度的液體時(shí)，黏附性會(huì)顯著增強(qiáng)。滲透型帶銹涂料本身不與基材鐵銹發(fā)生反應(yīng)，其主要是利用成膜樹(shù)脂對(duì)基材的強(qiáng)滲透性和潤(rùn)濕性，使其能夠達(dá)到銹蝕縫隙，將鐵銹等活性物質(zhì)封閉在惰性樹(shù)脂中，阻止銹蝕的擴(kuò)展和繼續(xù)生成，同時(shí)增強(qiáng)涂料和基材的附著力。綜上所述，滲透型帶銹涂料是一種典型的物理屏蔽涂料，銹層越薄，使用效果越好，工業(yè)上常用于銹蝕層較薄（<40μm）的基材表面，應(yīng)用限制較大，所以目前單純的滲透型帶銹涂料種類較少，多以和轉(zhuǎn)化型、穩(wěn)定型涂料相結(jié)合為主。

翁求松等運(yùn)用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）改性丙烯酸樹(shù)脂對(duì)低相對(duì)分子質(zhì)量雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行了改性，增加了環(huán)氧樹(shù)脂的流動(dòng)性，改性丙烯酸樹(shù)脂的加入能夠增加基體樹(shù)脂中羥基、羧基、環(huán)氧基等活性基團(tuán)，活性基團(tuán)含量的增加能夠顯著增強(qiáng)基體樹(shù)脂對(duì)銹蝕的附著力和包裹性，其耐中性鹽霧性達(dá)1 800 h，并可在20 min內(nèi)進(jìn)行復(fù)涂，具有優(yōu)異的性能。向永華等提出了低黏度酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和乙烯基改性環(huán)氧樹(shù)脂相結(jié)合的樹(shù)脂配比方案，低黏度酚醛樹(shù)脂賦予了樹(shù)脂良好的浸濕性和滲透性，以及優(yōu)異的耐熱性；乙烯基改性環(huán)氧樹(shù)脂能夠在對(duì)銹蝕進(jìn)行包覆的同時(shí)，對(duì)銹蝕進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重機(jī)理防銹的目的。Luo等提出銹蝕層可以看作是一種天然的微/納米銹蝕通道毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了銹蝕層的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)模型，制備了有機(jī)聚氨酯樹(shù)脂（PU）/含氟聚合物（PF）復(fù)合涂料，由于可變形PF鏈的PU/PF涂層在毛細(xì)力作用下可以自發(fā)填入銹層中的微/納米通道，所以該復(fù)合涂料具有優(yōu)秀的滲透能力。

（2）轉(zhuǎn)化型低表面處理涂料的作用機(jī)理與用途

轉(zhuǎn)化型帶銹涂料是指利用涂料中轉(zhuǎn)銹劑的作用，將基材表面的銹蝕部分進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成對(duì)基體沒(méi)有損傷的含鐵物質(zhì)，以達(dá)到轉(zhuǎn)銹的目的。含鉻化合物和含鉛化合物具有良好的轉(zhuǎn)銹效果，但由于綠色環(huán)保、無(wú)毒無(wú)害的要求，已經(jīng)被大規(guī)模淘汰。目前常用的轉(zhuǎn)銹劑為磷酸、鞣酸、沒(méi)食子酸等酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)，一方面可以和鐵銹發(fā)生反應(yīng)，溶解鐵銹，另一方面其中的磷酸根基團(tuán)、多磷酸根基團(tuán)、酚羥基基團(tuán)等可以與鐵離子形成較為穩(wěn)定的絡(luò)合物，防止鐵銹向基材的腐蝕。Giudice等最早研究了鞣酸類物質(zhì)與銹蝕的反應(yīng)，表明了鞣酸對(duì)銹蝕有良好的轉(zhuǎn)化作用。Collazo等構(gòu)建了2種銹蝕環(huán)境來(lái)探究鞣酸-磷酸復(fù)合轉(zhuǎn)銹劑對(duì)銹蝕的轉(zhuǎn)化效率，研究結(jié)果表明，在低氯環(huán)境中（風(fēng)化循環(huán)條件），鞣酸-磷酸復(fù)合轉(zhuǎn)銹劑的加入對(duì)銹蝕轉(zhuǎn)化作用不明顯；而在高氯環(huán)境中（5%NaCl溶液中），鞣酸-磷酸復(fù)合轉(zhuǎn)銹劑的加入對(duì)于銹蝕轉(zhuǎn)化作用顯著。Wang等探究了磷酸和沒(méi)食子酸在氯乙烯-丙烯酸乳液中共用對(duì)防銹性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，磷酸和沒(méi)食子酸的共用可以發(fā)揮其協(xié)同效應(yīng)，達(dá)到較好的銹蝕轉(zhuǎn)化水平，并且涂層的附著性能也有一定的改善。

盡管單寧酸和磷酸等轉(zhuǎn)化型帶銹涂料在實(shí)際工況中較容易涂覆，但也存在許多問(wèn)題，如對(duì)環(huán)境不友好、耐水性和涂層附著力差等。此外，F(xiàn)avre等發(fā)現(xiàn)鞣酸的濃度與轉(zhuǎn)化效果密切相關(guān)，過(guò)高或過(guò)低都達(dá)不到預(yù)期的效果。Almeida等發(fā)現(xiàn)，銹蝕轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的酸濃度對(duì)腐蝕效果有很大影響。Collazo等發(fā)現(xiàn)，如果磷酸在生銹轉(zhuǎn)化后仍然存在，它會(huì)滲透到基材內(nèi)部，并導(dǎo)致內(nèi)部金屬腐蝕，從而影響涂層的防腐效果。

（3）穩(wěn)定型低表面處理涂料的作用機(jī)理與用途

穩(wěn)定型帶銹涂料是指利用涂料中的成膜助劑與鐵銹的絡(luò)合作用，將鐵銹轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定致密的絡(luò)合物，從而達(dá)到轉(zhuǎn)銹的目的。穩(wěn)定型帶銹涂料的成膜助劑相對(duì)轉(zhuǎn)化型帶銹涂料的成膜助劑來(lái)說(shuō)，酸性較弱，對(duì)基體內(nèi)部的腐蝕危害較小；同時(shí)，穩(wěn)定型帶銹涂料成本較低，附著力較好，能夠滲入疏松的銹蝕層間，與鐵銹絡(luò)合或鰲合，使鐵銹鈍化失去活性或轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)的四氧化三鐵，成為帶銹涂料中的填料。穩(wěn)定型帶銹涂料對(duì)鋼材的表面處理要求較為寬松，對(duì)銹層厚度的要求不高，在銹蝕不均勻和銹蝕表面狀況差異較大的鋼結(jié)構(gòu)表面都可以取得良好效果，其主要在于涂料中穩(wěn)定型成膜助劑對(duì)銹蝕的較強(qiáng)錨定能力和附著能力，對(duì)于多種不同的銹蝕成分均有較好的包裹和絡(luò)合效果。

常用的穩(wěn)定型成膜助劑有鉻酸鹽、磷酸鹽和其他含有磷酸根、鉻酸根的物質(zhì)。鉻酸鹽和磷酸鹽可以水解產(chǎn)生相應(yīng)的鉻酸根和磷酸根，其均可以和活性鐵銹進(jìn)行反應(yīng)，生成雜多酸類化合物，以達(dá)到穩(wěn)銹的目的。傳統(tǒng)的鉻鉛復(fù)合防腐顏料具有良好的防腐性能，但由于其毒性高，容易對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害，已逐漸被一些無(wú)毒、環(huán)保的顏料所取代。

目前最常用的穩(wěn)定型成膜助劑為三聚磷酸鋁，三聚磷酸鋁是鋁離子和磷酸根離子形成的配位化合物，其分子中含有3個(gè)O=P鍵，2個(gè)HO—P鍵，其活性點(diǎn)的密度遠(yuǎn)大于其他磷酸鹽，所以具有比磷酸鹽更強(qiáng)的螯合力和更強(qiáng)的鐵離子捕獲能力，除銹效率更高。三聚磷酸鋁的防銹機(jī)理為：首先三聚磷酸鋁的水解能夠解離出三聚磷酸根離子，其能與鐵形成較為穩(wěn)定的螯合物；三聚磷酸根離子進(jìn)一步水解形成的正磷酸根離子，與鐵離子具有較強(qiáng)的結(jié)合效果（圖1）。Song等將三聚磷酸鋁與丙烯酸樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合，用于低碳鋼表面的防腐，顯示出良好的防腐效果，Sorensen等將三聚磷酸鋁與滑石和其他材料混合，以制備丙烯酸涂層，用于管道和鋼板的長(zhǎng)效防腐。孔華英將三聚磷酸鋁與聚甲基丙烯酸甲酯微球結(jié)合，與環(huán)氧樹(shù)脂形成了一種優(yōu)異的防腐顏料，涂層表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性。

但是，三聚磷酸鋁的含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致團(tuán)聚和閃蝕，張亨指出三聚磷酸鋁具有一定的吸水性，會(huì)加速水分子的滲透，反而加速基材的腐蝕。李閃閃提出三聚磷酸鋁本身具有一定的酸性，其釋放的H+也會(huì)加速基體的腐蝕。傳統(tǒng)的單一含磷酸鹽穩(wěn)定型成膜助劑已不能滿足日益提高的除銹和耐腐蝕要求，多種穩(wěn)銹物質(zhì)的復(fù)配以及新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)成為目前新的研究思路。Feng等采用羥基乙叉二膦酸（HEDP）和單寧酸改性的三聚磷酸鋁作為成膜助劑，以苯乙烯丙烯酸乳液為成膜樹(shù)脂制備了水性防銹涂料。通過(guò)3種試劑的協(xié)同作用，提高了防銹轉(zhuǎn)化性能和耐腐蝕性，并利用HEDP和鞣酸對(duì)三聚磷酸鋁的靜電吸附作用，改善了三聚磷酸鋁的團(tuán)聚問(wèn)題，從而改善了三聚磷酸鋁早期防銹性能缺失的缺點(diǎn)。

（4）混合型低表面處理涂料的作用機(jī)理與用途

隨著帶銹涂料研究的深入，單一原理的帶銹涂裝已經(jīng)不能滿足更高的除銹、防腐要求，多種原理相結(jié)合的帶銹涂裝已經(jīng)成為目前研究的主要方向。王蛟等用含磷酸酯基團(tuán)的氟硅改性丙烯酸樹(shù)脂，并通過(guò)添加三聚磷酸鋁、納米二氧化硅等物質(zhì)，成功制備了一種能夠應(yīng)用在公路護(hù)欄涂裝的帶濕轉(zhuǎn)銹涂料，在150μm的厚度下，中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）能夠達(dá)到1 200 h。楊宇奇等研究了三聚磷酸鋁和磷酸、單寧酸、丁醇等物質(zhì)的復(fù)配對(duì)銹蝕轉(zhuǎn)化的影響，實(shí)驗(yàn)表明，多種轉(zhuǎn)銹穩(wěn)銹填料的添加，能夠顯著增強(qiáng)對(duì)銹蝕的清除和轉(zhuǎn)化作用，達(dá)到較好的性能指標(biāo)。陳鵬等利用三元乙丙樹(shù)脂、SBS樹(shù)脂以及環(huán)氧和雜環(huán)化合物的共聚反應(yīng)，利用石墨烯作為防腐填料，制備了一種可以應(yīng)用于海洋大氣環(huán)境中的帶濕帶銹涂料，在高腐蝕環(huán)境中其壽命一般為10~15 a，具有較高的性能水平。