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                船舶涂料發展方向
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                                                                            船舶涂料發展方向

              地球表面的 4 / 5 為海洋所覆蓋,海洋經濟和海洋產業對人類社會的發展起著極為重要的作用。我國從南至北海岸線長達 18 000多km ,南北氣溫相差50℃,海生物眾多。海洋環境是十分嚴酷的腐蝕環境,船舶長期處于這樣的海洋環境中,腐蝕極其嚴重,而涂料一直是其最主要的防腐手段。海洋防腐和防污涂料是構成海洋涂料的基礎。根據各種設施的使用環境和要求不同,又衍生出各種系列產品,例如,船舶涂料、海洋工程設施用重防腐涂料等。其中,船舶涂料叉分為船底防腐和防污漆、船殼漆、甲板漆、內艙漆以及阻尼降噪等特種涂料。由于船艙的特殊性,人們除了關注船艙涂料的耐蝕性外,還特別關注其毒性問題。因為涂層的耐蝕性影響到船舶的服役時間和服役性能,而涂層的毒性問題則關系到船員的人身健康與安全。

              重防腐涂料

              重防腐涂料是指在嚴酷環境中比常規涂料有更長保護期的防腐涂料,具有厚膜、高固體分、雙組分等特征。重防腐是一個系統工程,涉及使用環境評估、材料選擇、配套設計、施工質量控制等各方面,并且根據使用環境和維修的難易程度,對不同的使用對象有不同的使用年限要求,對于船舶涂料來說,要求有5 ~ 10年的防護期。

              重防腐底漆

              重防腐涂料通常由底漆、中間漆和面漆組成。由于普通面漆的壽命遠不及防銹漆,所以底漆的性能尤其重要,無機富鋅涂料是被公認的重防腐涂料通用底漆。目前重防腐涂料體系的問題是缺乏長效的實際使用數據支持,沒有有效的加速測試方法。

              玻璃鱗片涂料

              在涂層上通常存在兩大類微孔:分子空隙產生的 10 -5 ~ 10 -7 cm 孔隙,溶劑揮發產生的 10 -2 ~ 10-4cm孔隙。溶劑揮發產生的孔隙是水汽、鹽霧等腐蝕產物滲入的主要通道,在這方面,鱗片涂料有很好的阻擋效果,從而成為重防腐涂料底漆的重要選擇。涂料中的鱗片材料主要有片狀的云母、云母氧化鐵、石墨、鋅粉、不銹鋼和玻璃鱗片。片狀云母、云母氧化鐵、石墨等由于價格便宜,在船舶防銹涂料中得到大量應用,而玻璃鱗片的價格較貴,只在橋梁等建筑的涂裝中最為常用。隨著對艦船涂料更長效的要求,玻璃鱗片類型的重防腐涂料將會得到廣泛的應用。

              超耐候性面漆

              氟碳樹脂是近年來廣受關注的新型材料,它具有極優異的耐候性、耐沾污性、耐化學品性、耐溶劑性等,是超耐候性建筑涂料及重防腐涂料的優良材料。在海洋氣候這種極苛刻的腐蝕環境下,以氟碳樹脂及含氟聚氨酯等改性材料作為面漆的基料是極佳的選擇,除用于船殼漆以外,還可用于接觸強腐蝕介質的內艙涂料等。另外,有效期 3 ~ 5 a 的脂肪族聚氨酯、 5 ~ 8a的有機硅改性涂料等超耐候性面漆有一定的市場。國內在樹脂、制漆工藝、可重涂性和層間附著力等性能方面正在縮小與國外產品的差距。

              長效防腐配套涂料

              目前就船舶涂料而言,無機富鋅底漆 + 環氧中間層 + 脂肪族聚氨酯面漆性能最好,其次為無機富鋅底漆 + 環氧中間層+乙烯類面漆,雙組分環氧底漆 + 有 機硅改性醇酸也可用于一般防腐場合。在修船中,由于無機富鋅涂料有嚴格的表面處理要求,所以采用有機富鋅涂料作底漆或直接使用雙組分環氧底漆可以取 得很好的效果。

              環保涂料

              近年來,環境污染日益嚴重,對生態環境和人類的健康與生存構成了極大的威脅,目前已經在全球范圍內掀起了保護環境的浪潮。這對各行各業都是一個新的挑戰,對船舶涂料業來說更是如此。世界經濟飛速發展,船運業日趨興旺,海洋航運量也隨之增加。然而,隨之而來的問題是這些大小船只的船身都涂有含各種毒料、重金屬化合物等有害物質的防腐涂料和防污涂料。涂料在施工使用和固化過程中會釋放出有機溶劑,對環境和人身健康構成了嚴重的威脅。為了適應時代的發展和環境保護的要求,開發環保型涂料成為船舶涂料研究生產的主要目標,并且在涂料技術的開發中要達到高性能、省資源及適應生態環境的目的。

              無公害高性能防銹顏填料

              常用的傳統防銹漆一般都含有鉻或鉛等重金屬化合物,毒性較大,對海洋環境及人類健康都會造成較大的危害。隨著環境保護呼聲的日益高漲,健康環保的海洋涂料的開發應用必將成為船舶涂料發展的趨勢,不使用重金屬而采用無毒磷酸鋅、磷酸鋁等防銹顏料。防腐顏料的無鉛無鉻化是防腐蝕涂料的發展方向。為此專家們研究開發出抑制鋼鐵腐蝕的新型防銹顏料,如磷酸鋅、磷酸鈣、鉬酸鋅、鉬酸鈣以及含鋅化合物等;新型的鋅一硅酸鹽改性的三聚磷酸鋁顏料等也是替代重金屬顏料的有效品種。金屬錳和它的化合物在防腐涂料中作為防腐蝕作用的抑制性顏料使用無論是單獨效能還是綜合效能,與傳統的鉬酸鹽和鉻酸鹽抑制性顏料幾乎具有相同的效果;鐵氧體作為防腐蝕活性顏料也具有極佳的防腐效能。美國Gerace公司用離子交換型防銹顏料代替含重金屬的防銹顏料,配制的涂料已用于北海油田平臺的防腐。又例如發達國家已經禁止使用紅丹防銹漆,所生產涂料中的顏料也都采用無毒的鋁粉、鋅粉、鐵紅等。

              納米微粒,如納米級 TiO2 、 ZnO 、 CaCO3 及 SiO2,用于防腐涂料具有極好的協同作用。納米顆粒與涂層形成較強的氫鍵結合,增強了涂層的致密性及抗離子滲透性。此外,納米微粒還可以改善涂料的流變性,提高涂層的附著力、硬度、光潔度和耐老化性,是重要的發展方向之一。

              水性涂料

              水性涂料中最重要的防腐涂料就是水性無機富鋅涂料,它是以無機物為主要成膜物、高含量的鋅粉為防銹顏料、水為分散介質的高固體分厚膜涂料,是海洋環境防腐蝕領域中防銹性能最優異的一類涂料,并且很有推廣價值。水性無機富鋅涂料作為一種零 VOC的環保型防腐涂料,已被各行各業所接受,具有廣闊的發展和應用前景。近年國外還出現了無機磷酸鹽水性富鋅涂料,對底材處理要求相對較低,性能優異。如德國GalvatechLed公司開發的 Zinga 富鋅涂料含鋅 95 %,已使用多年,防腐性能極好。近年國內水性高模數硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應用,性能也在不斷改 進完善中。

              除了水性無機富鋅涂料外,厚漿醇酸、水性環氧、丙烯酸改性醇酸或環氧、水性聚氨酯等水性涂料已達到了產業化和實際應用的階段,在內艙和油水艙中底面配套使用時可極大地改善施工環境。但是,因為船舶所處的環境比較惡劣,水性涂料的防腐蝕性能還達不到要求,使得水性涂料在船舶上的應用較少。

              低處理表面防銹涂料

              船舶及海洋設施有許多狹小或不能搬動的部件,維修時往往難以進行徹底的表面處理,通常處理后仍帶有不同程度的銹蝕物,并經常處于高度潮濕及帶油 (油艙維修時)的狀態,需要一種可以在這種低處理表面上直接進行涂裝的高性能涂料。這種涂料不但減輕了表面處理的壓力,避免了預處理對環境造成的污染,并且節約了很多維修費用,目前國內外各公司均試圖開發出能適應低處理表面的通用底漆。

              無溶劑涂料

              目前,綜合性能優異、且便于生產的高固體分和無溶劑型涂料受到了各大廠商的普遍重視,并在競相開發和推廣。主要開發的品種包括環氧瀝青、環氧聚酰胺和純環氧系列產品等,并且對涂料及其涂層的性能評價和應用試驗也是研究熱點,主要研究的品種有:

              (1)無溶劑環氧涂料。用低黏度液體環氧樹脂制成的無溶劑環氧涂料具有一次成膜厚、便于噴涂、可常溫固化、邊緣覆蓋性好、防腐性能優異等特點。由于該涂料在施工過程中無有機溶劑揮發,明顯改善了船艙內的施工環境和施工安全性,提高了施工效率,并使漆膜厚度及防腐效果得到了保證。該涂料在大型船舶的淡水艙和壓載艙得到應用并取得了良好的使用效果。預計無溶劑環氧涂料在壓載艙防腐涂裝中的普及應用將可大大降低由壓載艙嚴重腐蝕造成的海損事故。目前,上海中華、滬東、大連船廠已成功地使用單組分無氣噴涂對船艙進行無溶劑環氧涂料的防腐涂裝,并解決了表面處理、施工間隔、冬季涂裝等工藝問題。

              (2) 無溶劑聚脲、聚氨酯涂料。 1990 年以來,無溶劑聚脲、聚氨酯噴涂工藝發展迅速。它一次噴涂厚度可達到 2cm,幾分鐘即可固化成膜,不受施工環境的影響。特別適合于要求快速施工的厚涂平臺甲板和彈性地板涂裝。但是當務之急是開發與之配套的原材料和施工工藝。為此,近年來國外為適應環保要求而研制開發了一種新型無溶劑、無污染的防腐及裝飾材料—— 無溶劑聚脲彈性體及其涂裝技術。該彈性體具有強度高,柔韌性、耐磨性、抗濕滑性、抗熱沖擊性、抗凍性及裝飾性好等優異的物理機械性能;同時也具有耐酸、堿、油、鹽及鹽霧等多種化學介質的腐蝕和防水等化學性能,這類涂料已在化工設備及港口設施中得到了廣泛應用。國內的海洋化工研究院也開發了相應的體系,其研究水平處于國內領先地位。

              氯化橡膠 (CR) 防腐涂料的替代技術

              CR 作為一種性能優異的防腐材料,在海洋涂料中 已有 3O 多年的應用歷史。在船舶漆中,CR系列產品一直是應用最多、產量最大的品種。它們耐水、耐油、耐大氣老化,單組分施工方便,綜合性能優良。但是,生產 CR 使用的CCl4。危害大氣臭氧層,西方國家近年來限定 CR 的生產并積極開發其代用品,比較突出的有德國 BASF 的 MP氯醚樹脂,美國DuPont 的高氯化聚乙烯及 BAYER的改性氯化聚烯烴等。這些涂料的價格偏高,從而制約其在中國市場的推廣應用。國產的水相法高氯化聚乙烯 (HCPE)樹脂經丙烯酸樹脂、酮醛樹 脂、環氧等改性后,有望制備性能優良的系列船舶漆和防腐漆,預計市場前景看好,并在涂料中具有大規模推廣應用的價值。

              除了水性無機富鋅涂料外,厚漿醇酸、水性環氧、丙烯酸改性醇酸或環氧、水性聚氨酯等水性涂料已達到了產業化和實際應用的階段,在內艙和油水艙中底面配套使用時可極大地改善施工環境。但是,因為船舶所處的環境比較惡劣,水性涂料的防腐蝕性能還達不到要求,使得水性涂料在船舶上的應用較少。(end)

               
               
               
               
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