根据处理锈蚀的作用机理可以将带锈涂料分为4种：渗透型低表面处理涂料、转化型带锈涂料、稳定型带锈涂料、混合型带锈涂料。其中，渗透型是利用成膜树脂的高流动性和强附着力对锈蚀产物进行包覆，使其成为涂层的一部分；转化型和稳定型则是利用涂料中颜填料对锈蚀的溶解和螯合，将锈蚀转化或形成稳定的化合物。混合型则结合了以上几种锈蚀处理方法的优势，在处理锈蚀的同时提高涂层的稳定性和耐腐蚀能力，是目前科技工作者研究的热点方向。

（1）渗透型低表面处理涂料的作用机理与用途

锈蚀在钢材上的产生是不均匀且不规则的，其表面形貌可以被认为是微纳米孔蚀的集合。孔隙之间具有一定的表面张力，阻碍了基体树脂的渗透和附着，一方面会严重降低涂层的力学性能，另一方面，内部孔隙中的氧气分子和水分子会导致锈蚀的拓展。Majumder等研究表明，当通道中填充适当表面张力和黏度的液体时，黏附性会显著增强。渗透型带锈涂料本身不与基材铁锈发生反应，其主要是利用成膜树脂对基材的强渗透性和润湿性，使其能够达到锈蚀缝隙，将铁锈等活性物质封闭在惰性树脂中，阻止锈蚀的扩展和继续生成，同时增强涂料和基材的附着力。综上所述，渗透型带锈涂料是一种典型的物理屏蔽涂料，锈层越薄，使用效果越好，工业上常用于锈蚀层较薄（<40μm）的基材表面，应用限制较大，所以目前单纯的渗透型带锈涂料种类较少，多以和转化型、稳定型涂料相结合为主。

翁求松等运用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）改性丙烯酸树脂对低相对分子质量双酚F型环氧树脂进行了改性，增加了环氧树脂的流动性，改性丙烯酸树脂的加入能够增加基体树脂中羟基、羧基、环氧基等活性基团，活性基团含量的增加能够显著增强基体树脂对锈蚀的附着力和包裹性，其耐中性盐雾性达1 800 h，并可在20 min内进行复涂，具有优异的性能。向永华等提出了低黏度酚醛环氧树脂和乙烯基改性环氧树脂相结合的树脂配比方案，低黏度酚醛树脂赋予了树脂良好的浸湿性和渗透性，以及优异的耐热性；乙烯基改性环氧树脂能够在对锈蚀进行包覆的同时，对锈蚀进行转化，实现多重机理防锈的目的。Luo等提出锈蚀层可以看作是一种天然的微/纳米锈蚀通道毛细管结构，构建了锈蚀层的毛细管结构模型，制备了有机聚氨酯树脂（PU）/含氟聚合物（PF）复合涂料，由于可变形PF链的PU/PF涂层在毛细力作用下可以自发填入锈层中的微/纳米通道，所以该复合涂料具有优秀的渗透能力。

（2）转化型低表面处理涂料的作用机理与用途

转化型带锈涂料是指利用涂料中转锈剂的作用，将基材表面的锈蚀部分进行转化，形成对基体没有损伤的含铁物质，以达到转锈的目的。含铬化合物和含铅化合物具有良好的转锈效果，但由于绿色环保、无毒无害的要求，已经被大规模淘汰。目前常用的转锈剂为磷酸、鞣酸、没食子酸等酸性物质，这些酸性物质，一方面可以和铁锈发生反应，溶解铁锈，另一方面其中的磷酸根基团、多磷酸根基团、酚羟基基团等可以与铁离子形成较为稳定的络合物，防止铁锈向基材的腐蚀。Giudice等最早研究了鞣酸类物质与锈蚀的反应，表明了鞣酸对锈蚀有良好的转化作用。Collazo等构建了2种锈蚀环境来探究鞣酸-磷酸复合转锈剂对锈蚀的转化效率，研究结果表明，在低氯环境中（风化循环条件），鞣酸-磷酸复合转锈剂的加入对锈蚀转化作用不明显；而在高氯环境中（5%NaCl溶液中），鞣酸-磷酸复合转锈剂的加入对于锈蚀转化作用显著。Wang等探究了磷酸和没食子酸在氯乙烯-丙烯酸乳液中共用对防锈性能的影响，实验表明，磷酸和没食子酸的共用可以发挥其协同效应，达到较好的锈蚀转化水平，并且涂层的附着性能也有一定的改善。

尽管单宁酸和磷酸等转化型带锈涂料在实际工况中较容易涂覆，但也存在许多问题，如对环境不友好、耐水性和涂层附着力差等。此外，Favre等发现鞣酸的浓度与转化效果密切相关，过高或过低都达不到预期的效果。Almeida等发现，锈蚀转化系统中的酸浓度对腐蚀效果有很大影响。Collazo等发现，如果磷酸在生锈转化后仍然存在，它会渗透到基材内部，并导致内部金属腐蚀，从而影响涂层的防腐效果。

（3）稳定型低表面处理涂料的作用机理与用途

稳定型带锈涂料是指利用涂料中的成膜助剂与铁锈的络合作用，将铁锈转化为稳定致密的络合物，从而达到转锈的目的。稳定型带锈涂料的成膜助剂相对转化型带锈涂料的成膜助剂来说，酸性较弱，对基体内部的腐蚀危害较小；同时，稳定型带锈涂料成本较低，附着力较好，能够渗入疏松的锈蚀层间，与铁锈络合或鳌合，使铁锈钝化失去活性或转为稳态的四氧化三铁，成为带锈涂料中的填料。稳定型带锈涂料对钢材的表面处理要求较为宽松，对锈层厚度的要求不高，在锈蚀不均匀和锈蚀表面状况差异较大的钢结构表面都可以取得良好效果，其主要在于涂料中稳定型成膜助剂对锈蚀的较强锚定能力和附着能力，对于多种不同的锈蚀成分均有较好的包裹和络合效果。

常用的稳定型成膜助剂有铬酸盐、磷酸盐和其他含有磷酸根、铬酸根的物质。铬酸盐和磷酸盐可以水解产生相应的铬酸根和磷酸根，其均可以和活性铁锈进行反应，生成杂多酸类化合物，以达到稳锈的目的。传统的铬铅复合防腐颜料具有良好的防腐性能，但由于其毒性高，容易对环境和人体健康造成危害，已逐渐被一些无毒、环保的颜料所取代。

目前最常用的稳定型成膜助剂为三聚磷酸铝，三聚磷酸铝是铝离子和磷酸根离子形成的配位化合物，其分子中含有3个O=P键，2个HO—P键，其活性点的密度远大于其他磷酸盐，所以具有比磷酸盐更强的螯合力和更强的铁离子捕获能力，除锈效率更高。三聚磷酸铝的防锈机理为：首先三聚磷酸铝的水解能够解离出三聚磷酸根离子，其能与铁形成较为稳定的螯合物；三聚磷酸根离子进一步水解形成的正磷酸根离子，与铁离子具有较强的结合效果（图1）。Song等将三聚磷酸铝与丙烯酸树脂和环氧树脂复合，用于低碳钢表面的防腐，显示出良好的防腐效果，Sorensen等将三聚磷酸铝与滑石和其他材料混合，以制备丙烯酸涂层，用于管道和钢板的长效防腐。孔华英将三聚磷酸铝与聚甲基丙烯酸甲酯微球结合，与环氧树脂形成了一种优异的防腐颜料，涂层表现出良好的耐腐蚀性。

但是，三聚磷酸铝的含量过高会导致团聚和闪蚀，张亨指出三聚磷酸铝具有一定的吸水性，会加速水分子的渗透，反而加速基材的腐蚀。李闪闪提出三聚磷酸铝本身具有一定的酸性，其释放的H+也会加速基体的腐蚀。传统的单一含磷酸盐稳定型成膜助剂已不能满足日益提高的除锈和耐腐蚀要求，多种稳锈物质的复配以及新物质的发现成为目前新的研究思路。Feng等采用羟基乙叉二膦酸（HEDP）和单宁酸改性的三聚磷酸铝作为成膜助剂，以苯乙烯丙烯酸乳液为成膜树脂制备了水性防锈涂料。通过3种试剂的协同作用，提高了防锈转化性能和耐腐蚀性，并利用HEDP和鞣酸对三聚磷酸铝的静电吸附作用，改善了三聚磷酸铝的团聚问题，从而改善了三聚磷酸铝早期防锈性能缺失的缺点。

（4）混合型低表面处理涂料的作用机理与用途

随着带锈涂料研究的深入，单一原理的带锈涂装已经不能满足更高的除锈、防腐要求，多种原理相结合的带锈涂装已经成为目前研究的主要方向。王蛟等用含磷酸酯基团的氟硅改性丙烯酸树脂，并通过添加三聚磷酸铝、纳米二氧化硅等物质，成功制备了一种能够应用在公路护栏涂装的带湿转锈涂料，在150μm的厚度下，中性盐雾试验（NSS）能够达到1 200 h。杨宇奇等研究了三聚磷酸铝和磷酸、单宁酸、丁醇等物质的复配对锈蚀转化的影响，实验表明，多种转锈稳锈填料的添加，能够显著增强对锈蚀的清除和转化作用，达到较好的性能指标。陈鹏等利用三元乙丙树脂、SBS树脂以及环氧和杂环化合物的共聚反应，利用石墨烯作为防腐填料，制备了一种可以应用于海洋大气环境中的带湿带锈涂料，在高腐蚀环境中其寿命一般为10~15 a，具有较高的性能水平。