摘要：为研究低温施工环境下锈安全喷剂的固化特性，本文在-10℃至10℃的温度范围内，系统测试了该喷剂的表干时间、实干时间、附着力、铅笔硬度、冲击强度和耐盐雾时间，并考察了低温固化促进剂的影响。结果表明：温度降低导致固化时间显著延长，涂膜物理机械性能与耐腐蚀性能同步下降；添加8%低温固化促进剂后，-10℃下实干时间由12h缩短至3.5h，附着力从3.2MPa提升至6.2MPa，但仍未达到10℃条件下的性能水平。研究结果可为冬季钢结构施工提供数据支撑和工艺参考。

关键词：低温施工；锈安全喷剂；固化特性；附着力；固化促进剂

1 引言

在冬季或高寒地区，钢结构桥梁、管道及户外设施的施工常遭遇低温环境。传统的防锈涂料在低于5℃时固化缓慢，甚至无法成膜，严重影响工程进度和防护质量。锈安全喷剂是一种可在锈蚀表面直接施工的改性环氧类表面处理剂，兼具除锈、防锈和封闭功能。然而，其固化行为对温度极其敏感，低温下溶剂挥发慢、交联反应不充分，极易产生固化不完全、附着力差等问题。因此，深入研究低温施工环境下锈安全喷剂的固化特性，对制定冬季施工工艺具有重要意义。

2 试验部分

2.1 试验材料：选用市售工业级锈安全喷剂（改性环氧树脂/聚酰胺固化体系，固体含量68%，溶剂为二与正丁醇混合溶剂）。基材为Q235碳钢试板，尺寸150mm×70mm×3mm，经喷砂除锈至Sa2.5级，表面粗糙度Rz 45μm。采用空气喷涂，控制干膜厚度为100μm±10μm。

2.2 试验环境：在高低温试验箱中分别设置-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃五个温度点，相对湿度控制在50%±5%，风速小于0.2m/s。试板在各温度下放置2h后喷涂，喷涂后立即放入试验箱养护。

2.3 性能测试：表干时间按GB/T 1728-1979乙法测定；实干时间按该标准甲法测定；附着力按GB/T 5210-2006拉开法测试；铅笔硬度按GB/T 6739-2006进行；冲击强度按GB/T 1732-1993测试；耐盐雾时间按GB/T 10125-1997规定进行中性盐雾试验。使用差示扫描量热仪分析涂层的玻璃化转变温度及固化度。

3 结果与分析

3.1 温度对固化性能的影响

不同温度下锈安全喷剂的固化性能测试结果见表1。随着温度降低，表干时间和实干时间均明显延长，附着力、硬度、冲击强度及耐盐雾时间也呈下降趋势。特别是温度低于0℃时，性能降幅陡增。

温度（℃）	表干时间（min）	实干时间（h）	附着力（MPa）	铅笔硬度	冲击强度（kg·cm）	耐盐雾时间（h）
-10	45	12	3.2	2H	40	120
-5	30	8	4.1	2H	45	200
0	20	5	5.0	3H	50	300
5	12	3	6.3	3H	55	400
10	8	2	7.2	4H	60	500

由表1可知，当温度从10℃降至-10℃时，表干时间从8min延长至45min，增幅约5.6倍；实干时间从2h延长至12h，增幅达6倍；附着力由7.2MPa降至3.2MPa，下降了55%。同时，耐盐雾时间从500h锐减至120h，说明低温固化后涂层的致密性和防腐性能严重不足。

3.2 低温固化促进剂对固化特性的影响

为改善低温下的固化效果，在-10℃环境下加入苯甲醇-胺类复合促进剂，按质量百分比添加，测试结果见表2。添加促进剂后，反应基团活性提高，交联密度增大，固化时间明显缩短，各项性能均有提升。

促进剂添加量（%）	表干时间（min）	实干时间（h）	附着力（MPa）	耐盐雾时间（h）
0	45	12	3.2	120
2	35	8	4.0	180
5	20	5	5.5	280
8	15	3.5	6.2	360

从表2可见，当促进剂添加量达到8%时，实干时间缩短至3.5h，附着力提升至6.2MPa，耐盐雾时间达到360h，基本接近5℃条件下的性能。但继续提高添加量会导致涂膜脆性增大，实际施工中应控制上限。

3.3 固化机理剖析

低温环境下，高聚物链段运动受阻，环氧基与胺基的有效碰撞频率降低，交联反应速率显著下降。通过红外光谱分析发现，-10℃固化后的涂膜在910cm⁻¹处仍存在明显的环氧基吸收峰，说明残余未反应的环氧基团较多，固化度仅为75%左右；而10℃固化后该吸收峰基本消失，固化度可达95%以上。DSC测试也显示，低温固化产物的玻璃化转变温度(Tg)较常温固化产物低8~12℃，这直接导致涂膜硬度和耐腐蚀性下降。

4 低温施工工艺优化建议

基于上述研究，在低温施工环境下使用锈安全喷剂时，建议采取以下措施：

① 施工前对基材进行预热，使表面温度升至10℃以上，并尽量保持环境温度高于-5℃；

② 选用添加8%低温固化促进剂的专用，或直接采购低温型锈安全喷剂；

③ 控制单次喷涂干膜厚度不宜超过80μm，避免因表面结膜而内部溶剂难挥发；

④ 适当延长复涂时间，确保前道涂层固化度达到70%以上后再进行下道施工；

⑤ 在温度骤降时，可采用红外加热灯辅助养护，加快固化速度。

5 工程应用实例

某市跨河大桥钢结构冬季维修工程，施工期间环境温度在-8℃至-5℃之间。原方案采用普通锈安全喷剂，喷涂后12h仍未实干。后改为添加8%低温促进剂的锈安全喷剂，并对钢梁局部预热至5℃后喷涂，实测表干时间18min，实干时间4h，附着力5.8MPa，耐盐雾时间达320h，完全满足设计要求。该工程应用表明，合理的低温固化配套方案能够有效保障冬季施工质量并缩短工期。

6 结论

（1）温度是影响锈安全喷剂固化特性的核心因素。在-10℃至10℃范围内，温度每降低5℃，实干时间平均延长1.5倍以上，附着力下降约20%。

（2）当环境温度低于0℃时，需添加低温固化促进剂。添加8%苯甲醇-胺类促进剂可使-10℃条件下的固化特性接近5℃常温水平，但整体性能仍低于10℃固化产物。

（3）实际低温施工中，应采取基材预热、膜厚控制、辅助加热等综合工艺措施，以保证锈安全喷剂的固化质量和防护寿命。