船舶涂料的技术现状与发展趋势

   日期:2022-03-30     浏览:181    
核心提示:0 引言船舶因其表面积庞大和结构复杂,使用涂料品种繁多,建造周期长并且又是在室外露天作业等特点,决定了船舶涂装作业与一般钢
0 引言
船舶因其表面积庞大和结构复杂,使用涂料品种繁多,建造周期长并且又是在室外露天作业等特点,决定了船舶涂装作业与一般钢铁制造业产品的涂装有许多不同之处。故为了获得质量好的涂层,有效地保护船舶,延长船舶的维修周期、航速和使用寿命,科学、正确、合理地使用涂料及涂装配套设计方案,是保证船舶涂装质量的基础和应遵循的原则。

1 船舶涂料基本现状
船舶涂料是用于船舶及海洋工程结构物各部位,满足防止海水、海洋大气腐蚀和海洋生物附着及其他特殊要求的涂料的统称,用来保护船只、舰艇、海上石油钻采平台、航标、码头钢桩及海上钢铁结构等设施不受海水腐蚀。单纯涂料品种难以适应各种不同的要求,因此船舶不同部位需采用不同涂料品种。
1.1 无机富锌涂料
无机富锌涂料在船舶涂装中主要是作为防锈底漆,广泛应用于钢材预处理以及船壳内、外表面的防锈涂装,在这类场合的应用充分体现了无机富锌涂料的优异防腐蚀性能。
1.2 滑油舱、燃油舱涂料
长期以来,船舶的滑油舱和燃油舱涂料,一直是使用“清油”,清油带来的弊病很多,由于其不溶于滑油或燃料油,当脱落而混入滑油或燃料油中,造成管道及油泵喷嘴堵塞。因此这些部位采用的涂料要既能起临时性保护效果,又要能溶解于滑油和燃料油中,而对这2种油的质量无影响。目前这一部位较适合的涂料是石油树脂在溶剂汽油中的溶液,固体含量一般在50%。石油树脂在烃类溶剂中很容易溶解,和许多树脂的混溶性良好,由于结构中不含极性基团,因此具有良好的抗水性和耐酸碱性。
1.3 压载水舱涂料
压载水舱涂料目前使用的多为厚浆型环氧煤沥青涂料、环氧树脂涂料及氯化橡胶煤沥青涂料。环氧煤沥青厚浆型涂料施工一次干漆膜就达到250 um,在配方中适当提高超细云母粉或滑石粉及触变剂用量,制成超厚浆型,这样即使喷涂到湿漆膜500 um以上亦不致流挂,由于漆膜厚,内部溶剂不易逸去,溶剂应采用甲苯等低沸点溶剂。船舶与石油钻采平台的压载水舱、边水舱双层底这一类舱室都较狭窄,通风条件差。这种舱室或长期处在海水的浸泡下,或有时装燃料油,用空后又灌入海水,这样交替使用,条件十分苛刻,是船舶防腐蚀工作中复杂和困难的部位。因此只有在采用喷丸或喷砂处理,再涂装长效防锈涂料等一系歹措施后,才能取得很好的防锈和保护效果。在船造好后,该部位所用涂料的保护性能要求其寿命接近船舶使用期限。
1.4 货舱涂料
货舱涂料系用于船舶货舱内,须具有良好的附着力和一定的耐磨性。长期以来货舱涂料多采用一般性的涂料,如醇酸漆。但近年来船舶货舱装载货物内容有了变化,如散装化肥、粮食和饲料等。化肥对常规漆膜有破坏性,导致漆膜脱落、钢板锈蚀。在装谷物、儡料时谷物与漆膜直接接触,因此必须通过卫生部门鉴定、认可,保证漆膜无毒。大型散装货物,往返途中单向装运货物,难免有空船或装货不足的现象,因此必需在中间1只货舱内灌入海水来压舱,这样货舱上涂的涂料就必须像压载水舱一样要经受海水的浸渍。目前在货舱内用的较多的是氯化橡胶涂料。但若兼作装运谷物,其涂料中的颜料必须是无毒性的,如铝粉、钛白、氧化铁红、滑石粉等。冷匿化环氧涂料主要用于无毒货舱或饮水舱。环氧沥青涂料虽有优良的耐水性和耐油性,但由于煤焦沥青的渗出而产生污染和含有致癌物质, 此不能用于装载有食品的舱室内。又因煤焦沥青系黑色,环氧沥青涂料只能制得黑色或棕色而不能制造浅色涂料。近年来,已有企业用古马隆树脂代替煤焦沥青生产改性环氧系涂料而用于船舶货舱内。但应注意的是这类涂料的耐海水性要比焦油环氧系差,但其可以制得各种浅色涂料,可在装载砂糖、谷物的货舱 使用。
1。5 饮水舱涂料
饮水舱是船上装载生活用水的舱,水舱钢板上所用的涂料除了要有良好附着力、机械性能、耐水性外,还要求其漆膜无毒性,对其贮存的清水没有污染,其水质必须符合国家饮用水的标准。目前,大部分船舶的饮水舱是采用涂料进行保护的,饮水舱涂料品种目前主要是环氧涂料和漆酚涂料。
1.6 甲板漆
甲板防滑漆一般采用黄砂、水泥作为防滑耐磨材料。黄砂用清水洗净后晒干,过筛,取2O~6O目的砂粒与400# 水泥按生产厂指定的比侧,调至不见夹心为止。施工一般采用橡皮刮刀,刮l~3层,其厚度为1~2 mm。另一方法是先将水泥用粗筛过筛,调入防滑漆内,进行涂装。在漆膜未干前,将黄砂洒于漆膜表面,干后扫除未黏结的黄砂,然后再在上面涂防滑漆1道。甲板漆用于船舶甲板上,要求耐水、耐晒,对底漆有良好的附着力。船舶的甲板部位人员走动较为频繁,装卸货物时容易碰撞,因此甲板漆还必须有良好的耐磨性及耐洗刷性。在石油钻采平台的甲板上要求更高,还要耐石油、机油和钻井用的泥浆等。甲板漆和水线漆在船上有时是通用的。水线漆主要品种有酚醛漆料型、醇酸树脂型、氯化橡胶型,这些皆可用于甲板上,所用底漆可用醇酸或酚醛红丹漆或醇酸磷酸锌底漆等。甲板防滑漆是用醇酸树脂、过氯乙烯树脂或氯化橡胶作为漆基,亦有用环氧树脂加入苯基苯酚甲醛树脂或桐油漆料作为漆基,并加入耐磨颜填料配制丽成。甲板防滑漆由于涂层厚,因此使用寿命较一般甲板漆长。
1.7 船壳、上层建筑用漆
船壳漆涂刷于船壳及船舰或海上石油平台上层建筑。这些部位受到强烈变化的海洋气候,如日光、风雨、盐雾等,并常受海水中浪花溅泼和海水中蒸发出来水汽的腐蚀作用。
1.8 水线漆
船舶盼水线部位及海上工程如石漓钻采台、深水码头钢桩等,处于空气与水交替接触部位,该部位钢板基材有更多机会形成氧浓差电池而使钢板造成腐蚀,且时而露出水面受到烈日的曝晒又要受到缆绳和船舶的擦伤及碰撞,因此水线部位是船体中窝蚀严重的区域。目前水线部位应用较多的是氯化橡胶水线漆,它是以氯化橡胶树脂为基料,具有干燥快、附着力好、坚韧耐磨、耐干湿交替、重涂性好、维修方便等特点。
1.9 船底防污漆
防污漆是涂装于船底和海洋水下设施的一种特殊涂料。它的主要作用是防止海洋生物附着于船底或海洋水下设施。附着生物对船舶危害性严重,它会使航行阻力增大,从而增加燃料消耗。除造成经济上损失外,对军事上造成的威胁会更大。如何有效地消除海生物污损,是一项具有经济和军事意义的工作。
1.1O 船底防锈漆
船舶漆中重要的是船底漆。船底漆就是涂刷在船舰水线以下长期浸在水下船底部位的一种涂料。由于船舰在航行期间对船底无法进行保养维修,必须在船舰进坞或上排时才能进行,因此要求船底漆在一定时间内(至少为1年),具有既能防止海水对船底钢板的腐蚀,又能防止海洋附着生物在船底附着。船底漆由船底防锈漆和船底防污漆2种性质不同的涂料配套而成。船底防锈漆是用来防止海水对钢板的腐蚀,延长船舰寿命;船底防污漆是用来防止船舰不受海洋附着生物的附着,在一定时间内能保持船底清洁。

2 新型船舶涂料的研发
2.1 挪威AMC公司的“碳纳米管”涂料
挪威Advanced Marine Coatings(AMC)公司于2010年推出了含有“碳纳米管”的新涂料系列。这种Green Ocean Coating Heavy Duty系列涂料是一种由二环环氧树脂构成的产品,据称有极高的耐磨性。纳米管分布在液态树脂中,用以降低黏度和强化熟化涂料。
2.2 美国Sher n—Williams公司硅涂料
美国Sherwin—Williams公司2009年推出了Sher—Release硅涂料。这种涂料包括3层,据称具有非凡性能的高弹性成分,有助于提高黏附力和寿命,提高了环氧树脂和硅层的韧性。在航速1O kn以上时,这种涂料具有自清洁能力,能有效使用60个月,并能降低燃料消耗6%~10%。
2.3 PPG公司Sigma Shield 1200环氧涂料
PPG公司推出了可在寒冷条件下使用的具有良好耐磨性和耐冲击性能的Sigma Shield 1200环氧涂料,并已广泛应用于阿拉斯加、加拿大和波罗的海。英国劳氏船级社认可这种涂料为耐磨产品,适于冰区使用。PPG公司也已经得到了AkerArctic耐磨证书。这种涂料也得到了俄罗斯船级社的型式认可。
2.4 比利时Hydrex公司Ecospeed涂料
比利时Hydrex公司于2009年完成了Ecospeed产品为期3年的研究。结果表明,这种新颖的船体涂料具有在水中涂装的特点,可以降低摩擦阻力5%以上。该涂料以聚氯乙烯树脂为主,用玻璃细片加强,实际寿命可达25年,因此进坞检修的时间主要取决于船舶本身的技术状态而不是船体的重新涂装。这种涂料能在早期将水中生物清除,并将涂料的光滑性恢复到佳状态。
2.5 Hempel公司基于水凝胶的除污涂料
Hempel公司推出了基于水凝胶的除污涂料Hempasil X3。这种产品在2009年获得了3项产品奖,并在Eurocoat 2009会议上获得了佳技术论文奖。水凝胶由聚合物组成,它不溶于水,且具有很高的吸收性,能够容纳99%以上的水。这种涂层保持了除污和降阻的特性,并且有皮肤一样的弹性。
2.6 油漆Intersleek 900氟聚合物不沾污涂料
油漆公司(International Paint)推出了Inter—sleek 900氟聚合物不沾污涂料。这种涂料在2008年和2009年获得多项奖励,并从2006年起应用在300多艘船舶上。这种涂料用一种综合亲水性和疏水性双重特性的表面防止海洋生物的黏附,从而降低了船体表面和污底生物之间的化学和静电黏着力,使这些有机黏附物不易黏附在涂膜的表面。油漆公司还推出了新系列的通用底漆,以便满足限制VOC排放的IMO标准和地区规则。船厂可将Intershield和Intergard产品灵活应用于各种场合。这些产品具有高容积比的固化物和低VOC含量,可全年作业,快速干燥,低温熟化并有较长的再涂覆周期。
2.7 飞鲸漆业新型船舶涂料
由浙江飞鲸漆业公司承担的省级重大科技专项“水性环氧重防腐涂料关键技术研究与开发”2010年已通过验收。该涂料以水替代有机溶剂,以新型无毒防锈颜料磷酸锌代替传统的含铅、铬颜料作为防腐涂层,并应用了新消泡技术和防闪锈技术等。因此,该新型涂料具有稳定性高、易着色、环境友好等特点,且成膜后附着力强,柔性好,耐候,耐盐雾腐蚀。对解决船舶修造表层涂料毒性大、施工过程易燃易爆等突出问题,减少船舶修造业对海洋环境的污染具有重要意义。
2.8 英国研制出可清除藤壶的船舶涂料
有报道称英国科学家用碳纳米技术研制出了一种特殊船舶涂料可成功将船舶上附着的海洋生物清除掉。能有效解决船舶上附着藤壶和其他藻类的问题。研究发现将一种比人类头发细1 000倍的碳纳米管融进油漆中,可阻止藻类和藤壶附着物。碳纳米管可在分子层面改变油漆表面特性,当船舶移动时,附着生物可轻易地被海水冲走。该产品研制成功意义重大。因船舶上附着生物的问题一直在困扰着全球的船主们,每年为清除此类生物大约要花费数十亿英镑。而且不仅是船运业,就连私人游艇、海水淡化厂也深受其害。船舶因附着藻类会消耗更多的燃油,增加碳的排放;海水淡化厂的管道经常被细菌及藻类堵塞。

3 船舶防腐蚀涂料的研究发展方向
船舶涂料又分为船底防腐和防污漆、船壳漆、甲板漆、内舱漆以及阻尼降噪等特种涂料。由于船舱的特殊性,人们除了关注船舱涂料的耐蚀性夕}、,还特别关注其毒性问题。因为涂层的耐蚀性影响到船舶的秀醴役时间和服役性能,而涂层的毒性问题则关系到船员的人身健康与安全。
3。1 重防腐涂料
重防腐涂料是指在严酷环境中比常规涂料有更长保护期的防腐涂料,具有厚膜、高固体分、双组分等特征。重防腐是一个系统工程,涉及使用环境评估、材料选择、配套设计、施工质量控制等各方面,并且根据使用环境和维修的难易程度,对不同的使用对象有不同的使用年限要求,对于船舶涂料来说,要求有5~l0年的防护期。
3。I。I 重防腐底漆
重防腐涂料通常由底漆、中间漆和面漆组成。由于普通面漆的寿命远不及防锈漆,所以底漆的性能尤其重要,无枕富锌涂料是公认的重防腐涂料通用底漆。目前重防腐涂料体系的阊题是缺乏长效的实际使用数据支持,没有有效的加速测试方法。
3。1。2 玻璃鳞片涂料
在涂层上通常存在两大类微孔:分子空隙产生的10-5~10-7cm孔隙,溶剂挥发产生的10-2~10-4cm孔隙。溶剂挥发产生的孔隙是水汽、盐雾等腐蚀产物渗入的主要通道,在这方面,鳞片涂料有很好的阻挡效果,从而成为重防腐涂料底漆的重要选择。涂料中的鳞片材料主要有片状的云母、云母氧化铁、石墨、锌粉、不锈钢和玻璃鳞片。片状云母、云母氧化铁、石墨等由于价格便宜,在船舶防锈涂料中得到大量应用,而玻璃鳞片的价格较贵,只在桥梁等建筑的涂装中较为常用。随着对舰船涂料更长效的要求,玻璃鳞片类的重防腐涂料将会得到广泛的应用。
3。1。3 超耐候性面漆
氟碳树脂是近年来广受关注的新型材料,它具有极优异的耐候性、耐沽污性、耐化学品性、耐溶剂性等,是超耐侯性建筑涂料及重防腐涂料的优良材料。在海洋气候这种极苛刻的腐蚀环境下,以氟碳树月旨及含氟聚氨酯等改性材料作为面漆的基料是极佳的选择,除用于船壳漆以外,还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。另外,有效期3~5年的脂肪族聚氨酯、5~8年的有机硅改性涂料等超耐候性面漆也有一定的市场。国内在树脂、制漆工艺、可重涂性和层间附着力等性能方面正在缩小与国外产品的差距
3.1.4 长效防腐配套涂料
目前就船舶涂料而言,无机富锌底漆+环氧中间层+脂肪族聚氨醣面漆性能好,其次为无视富锌底漆÷环氧中间层÷乙烯类面漆,双组分环氧底漆÷有机硅改性醇酸也可用于一般防腐场合。由于无机富锌涂料有更为严格的表面处理要求,所以采用有机富锌涂料作底漆或直接使用双组分环氧底漆,同样可以取得很好的效果。
3.2 环保涂料
3.2.1 无公害高性能防锈颜填料
随着环境保护呼声的日益高涨,健康环保的海洋涂料的开发应用必将成为船舶涂料发展的趋势,防腐颜料的无铅无铬化是防腐蚀涂料的发展方向。为此专家们研究开发出抑制钢铁腐蚀的新型防锈颜料,如磷酸锌、磷酸钙、铝酸锌、铝酸钙以及含锌化合物等;新型的锌一硅酸盐改性的三聚磷酸铝颜料等也是替代重金属颜料的有效品种。金属锰和其化合物在防腐涂料中作为防腐蚀作用的抑制性颜料使用无论是单独效能还是综合效能,与传统的铝酸盐和铬酸盐抑制性颜料几乎具有相同的效果;铁氧体作为防腐蚀活性颜料也具有极佳的防腐效能。美国Gerace公司用离子交换型防锈颜料代替含重金属的防锈颜料,配制的涂料已用于北海油田平台的防腐;发达国家已经禁止使用红丹防锈漆,所生产涂料中的颜料也都采用无毒的铝粉、锌粉、铁红等。纳米微粒,如纳米级TiO2 、ZnO、CaCO3 及SiO 2,用于防腐涂料具有极好的协同作用。纳米颗粒与涂层形成较强的氢键结合,增强了涂层的致密性及抗离子渗透性。此外,纳米微粒还可以改善涂料的流变性,提高涂层的附着力、硬度、光洁度和耐老化性,是重要的发展方向之一。
3.2.2 水性涂料
水性涂料中重要的防腐涂料就是水性无机富锌涂料,它是以无机物为主要成膜物、高含量的锌粉为防锈颜料、水为分散介质的高固体分厚膜涂料,是海洋环境防腐蚀领域中防锈性能优异的一类涂料,并且很有推广价值。水性无机富锌涂料作为一种零VOC的环保型防腐涂料,已被各行各业所接受,具有广阔的发展和应用前景。近年国外还出现了无机磷酸盐水性富锌涂料,对底材处理要求相对较低,性能优异。如德国GalvatechLed公司开发的Zinga富锌涂料,含锌95%,已使用多年,防腐性能极好。近年国内水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用,性能也在不断改进完善中。除了水性无机富锌涂料外,厚浆醇酸、水性环氧、丙烯酸改性醇酸或环氧、水性聚氨酯等水性涂料已达到了产业化和实际应用的阶段,在内舱和油水舱中底面配套使用时可极大地改善施工环境。但是,因为船舶所处的环境比较恶劣,水性涂料的防腐蚀性能还达不到要求,使得水性涂料在船舶上的应用较少。
3.2.3 低处理表面防锈涂料
船舶及海洋设施有许多狭小或不能搬动的部件,维修时往往难以进行的表面处理,通常处理后仍带有不同程度的锈蚀物,并经常处于高度潮湿及带油(油舱维修时)的状态,需要一种可以在这种低处理表面上直接进行涂装的高性能涂料。这种涂料不但减轻了表面处理的压力,避免了预处理对环境造成的污染,并且节约了很多维修费用,目前国内外各公司均试图开发出能适应低处理表面的通用底漆。
3.2.4 无溶剂涂料
1)无溶剂环氧涂料
用低黏度液体环氧树脂制成的无溶剂环氧涂料具有一次成膜厚、便于喷涂、可常温固化、边缘覆盖性好、防腐性能优异等特点。由于该涂料在施工过程中无有机溶剂挥发,明显改善了船舱内的施工环境和施工安全性,提高了施工效率,并使漆膜厚度及防腐效果得到了保证。该涂料在大型船舶的淡水舱和压载舱得到应用并取得了良好的使用效果。预计无溶剂环氧涂料在压载舱防腐涂装中的普及应用将可大大降低由压载舱严重腐蚀造成的海损事故。目前,上海中华、沪东、大连船厂已成功地使用单组分无气喷涂对船舱进行无溶剂环氧涂料的防腐涂装,并解决了表面处理、施工间隔、冬季涂装等工艺问题。
2)无溶剂聚脲、聚氨酯涂料
20世纪90年代以来,无溶剂聚脲、聚氨酯喷涂工艺得到了迅速发展。它一次喷涂厚度可达到2 cm,几分钟即可固化成膜,不受施工环境的影响,特别适合于要求快速施工的厚涂平台甲板和弹性地板涂装。但是当务之急是开发与之配套的原材料和施工工艺。为此,近年来国外为适应环保要求而研制开发了一种新型无溶剂、无污染的防腐及装饰材料:无溶剂聚脲弹性体及其涂装技术。该弹性体具有强度高,柔韧性、耐磨性、抗湿滑性、抗热冲击性、抗冻性及装饰性好等特点,同时也具有耐酸、碱、油、盐及盐雾等多种化学介质的腐蚀和防水等性能,这类涂料已在化工设备及港口设施中得到了广泛应用。国内的海洋化工研究院也开发了相应的体系,其研究水平处于国内领先地位。
3.2.5 涂料用树脂的改性与替代
1)氯化橡胶(CR)防腐涂料的替代技术
CR作为一种性能优异的防腐材料,在海洋涂料中已有30多年的应用历史。在船舶漆中,CR系列产品一直是应用多、产量大的品种。它们耐水、耐油、耐大气老化,单组分施工方便,综合性能优良。但是生产CR使用的CC1 ,危害大气臭氧层,西方国家近年来限定CR的生产并积极开发其代用品,比较突出的有德国BASF的MP氯醚树脂,美国DuPont的高氯化聚乙烯及BAYER的改性氯化聚烯烃等。这些涂料的价格偏高,从而制约其在中国市场的推广应用。国产的水相法高氯化聚乙烯(HCPE)树脂经丙烯酸树脂、酮醛树脂、环氧等改性后,有望制备性能优良的系列船舶漆和防腐漆,预计市场前景看好,并在涂料中具有大规模推广应用的价值。另外,随着国内树脂生产水平的提高,性价比优良的丙烯酸树脂、丙烯酸改性醇酸树脂在一定程度上也有可能替代CR制备船舶漆。因此研究丙烯酸树脂代替CR是比较有前途的研究工作。
2)环氧沥青涂料
环氧沥青涂料是船舶涂料中用量大的涂料品种,它的主要用途是涂在船体压载舱和船底,起防锈蚀作用。但煤焦油是强致癌物质,对人体危害较大,因此在欧洲已经禁止使用,现多采用价格较低的氧茚树脂等对环氧进行改性所得的涂料,具有耐水性和施工性能好的优点。
3)玻璃鳞片防腐涂料
玻璃鳞片涂料是以耐腐蚀树脂(如环氧、聚氨酯、氯磺化聚乙烯等)为主要成膜物,薄片状的玻璃鳞片为骨料,再加上各种添加剂组成的厚浆型涂料,是环保型防腐涂料,近年发展很快。同时该涂料具有优异的防腐性能,是海洋防腐涂料中极具潜力的品种。
3.3 船舱涂料
船舶内舱主要有饮水舱、油舱、压载水舱、货舱、隔离舱、机舱等。舰船舱室内空间狭窄、阴暗潮湿,在冬季或气温较低时,由于室内外存在着温差,致使壁面结露,长此以往,壁面发霉、木材腐烂、金属锈蚀,缩短舱室寿命。因此对船舱涂料有了更高的要求,开发适合船舱特殊环境的涂料成为船舶涂料研究的当务之急。
3。3。l 船舱涂料品种
船舱涂料的品种除传统的醇酸类、氯化橡胶及其改性产品外,近年来开发的新产品主要为环氧类和改性环氧类产品等,铡如饮水舱涂料主要采用无溶剂环氧,油舱涂料主要采用高固体分环氧涂料。到目前为止使用与研发的船舱涂料主要有以下几种。
1)硅酸锌涂料
这类涂料实际上耐所有的精炼石油产品、多种溶剂和一些天然浊。它们不适用于运载酸性油、氯化溶剂货舱的涂覆,这是因为潮气沽污可导致生成盐酸;也不适用于运载碱性货物货舱的涂覆,所有这些货物都可能使锌发生腐蚀。溶剂型或者水基型硅酸锌涂料都能使用,而水基型涂料有许多实用的优点,即在箍工时没有爆炸和中毒的危险,因此水基型用作油舱涂料比溶剂型更受欢迎。
2)环氧类涂料
环氧沥青涂料通常使用在运载原油和压载海水的油舱内,起到耐油和耐海水的作用,虽然少量的沥青组分可能从漆膜中渗出,但对原油质量无大的影响。此外在运载精炼油、溶剂、天然油和其他类似货物时,油舱内涂层中少量的沥青会渗出并使货物变色或洁污货物,只能使用纯环氧涂料而不能使用环氧沥青涂料。
3)聚氨酯涂料
有些货物的运载船舱涂覆就不能使用环氧类涂料和硅酸锌涂料,铡如,葡萄酒很容易受到污染,红葡萄酒又会污染环氧涂料,而氯化溶剂会软化环氧涂层。这些问题可以通过使用聚氨酯面漆来解决,或者在环氧系涂层上再涂装1道聚氨酯面漆,或者是在聚氨酯系统上再罩l道聚氨酯面漆,不过后者较少使用。这种聚氨酯涂料比环氧类涂料有更好的耐上述液体的性能。
3。3。2 船舱涂料的研发方向
从文献资料来看,浅色、高固体分、无溶剂化是船舱涂料的发展方向。
1)浅色船舱涂料
目前采用的涂料主要是环氧沥青和环氧涂料,除饮水舱漆外,大多是深红、暗黑的,虽然防腐性能能达到要求,但由于深颜色涂膜在照明条件有限的舱室难以发现其缺陷和使用后的状况,现己开始使用浅色涂料,原环氧沥青涂料中含有致癌物的沥青被石油衍生烃(如石油树脂)取代或直接使用浅色的环氧涂料。
2)高固体分和无溶剂涂料
由于舰船舱室狭小,空气难以流通,因而对涂料的有机溶剂挥发量和毒性限制有更高的要求,高固体分涂料应该完全取代目前使用的溶剂型涂料,并逐渐向无溶剂涂料方向靠近。无溶剂涂料除了要采用双组分低黏度树脂外,还需要采用活性或非活性稀释剂,其结果是涂膜中含有小分子结构,影响了涂膜的性能,是目前有待研究改进的地方。此外,目前无溶剂涂料黏度较大,在施工时需要采用专用喷涂设备,通常不宜手工刷涂,这也是此涂料的缺点之一。虽然无溶齐《涂料在性能上比溶剂型涂料差一些,但因为其不含有机溶剂的环保特征,所以应大力推进该类涂料的使用进程。
3)改性环氧涂料
在各种涂料中,环氧树脂具有突出的附着力和耐蚀性能,通过改变颜填料和固化剂等手段,可以制成多种多样、性能各异的涂料品种,是世界上使用广泛、为重要的防腐涂料品种。在我国涂料用树脂的生产中,环氧树脂的品种多、性能稳定,约40%的环氧树脂被用于制造涂料。环氧树脂在紫外线作用下会发生粉化,所以环氧树脂涂料一般不作为户外面漆使用,但其粉化的速度很慢,如果不考虑外观,单从保护基材的角度看,仍然可以使用,尤其是脂环族环氧树脂具有较好的耐侯性能。此外,纯环氧树脂脆性较大,一般在环氧中添加增韧剂,约使用1年后,增韧剂挥发,涂膜脆性急剧增大,在机械冲击下会发生脱落等弊病,所以,目前一般用柔性树脂对环氧进行改性,称为改性环氧树脂和改性环氧涂料。目前船舶通用防锈漆采用改性环氧涂料取代是研究的重点。
4)水性涂料
水性生活舱环氧漆作为面漆具有环保、易于重涂的特性,并与生活舱半光、亚光的要求吻合,受到人们的关注。但是除了水性无机富锌底漆外,其他水性防锈漆受到闪锈、水分挥发、附着力等一系列影响,短期内还难以用于舰船上。此外随着双组分水性聚氨酯和环氧树脂及高氯乙烯和改性醇酸乳液等高性能水性树脂的出现,研究和使用水性生活舱涂料已成为必然和热点。
3.4 涂料的水性化
对于水性防腐涂料来说,常见的有三大体系:丙烯酸体系、环氧体系、无机硅酸富锌体系,此外,还有醇酸体系、丁苯橡胶体系和沥青体系以及水性氟碳树脂体系等,但是目前用于船舱防腐的水性涂料主要有如下几种。
3.4.1 水性丙烯酸防腐涂料
水性丙烯酸防腐涂料以固体丙烯酸树脂为基料,加改性树脂、颜填料、助剂、溶剂等配制成具备耐候、保光、保色等性能的长效水性丙烯酸防腐涂料。近期研究较多的是水性铁红丙烯酸防锈漆,该涂料属于自干涂料,具有优良的附着力、耐腐蚀和抗沾污性等特点,并能与醇酸树脂、硝基树脂、氨基树脂等多种面漆配套使用,在某些方面的性能优于红丹酚醛防锈漆和红丹醇酸防锈漆。
3.4.2 水性环氧防腐涂料
水性环氧防腐涂料早期用得较多的是环氧沥青防腐涂料,主要用于压载水舱、长输油管、长输天然气管等易受腐蚀的管道外壁,但是由于涂料中沥青致癌的问题,必须改进环氧沥青防腐涂料。现在流行的做法是采用禽酚类石油树脂代替沥青和改性的环氧树脂,形成对钢铁腐蚀小、易于涂装、易于检修、对人体无害的彩色水性环氧防腐涂料。开发的水性环氧特效防腐涂料,可用水洗,能在航行的船舶中涂装,被涂底材仅用超高压水冲洗后即可涂装,而且防腐效果显著,现在水性环氧防腐涂料已应用到溶剂型环氧防腐涂料所涉及的各个领域。据报道:日本在新桥梁设计中采用水性环氧防腐涂料,可减少VOC 98%,施用3年后现场性能测试结果与溶剂型环氧防腐涂料相当。美国的多种类型水性环氧防腐涂料达到美国军用涂料标准,已用作飞机的底漆。在德国已将水性环氧防腐涂料用于核电工程和铁路车辆上。挪威研究出一种含活性颜填料的水性环氧防腐涂料,能在一30℃的低温下使用,可用于舰艇的外壳。
3_4_3 抽}生无机硅酸富锌防腐涂料
水性无机硅酸富锌防腐涂料主要分为硅酸乙酯和硅酸盐系列。硅酸盐系列包括硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾等品种,是钢铁防腐涂料的重要组成部分。该涂料利用锌粉的强活性进行电化学阴极保护,从而阻止钢铁腐蚀;同时锌又能与无机聚合物(硅酸盐、磷酸盐、重铬酸盐等)反应,在钢铁表面形成锌铁配合物层。该膜层具有优异的防腐性、耐候性、导热性、耐水性、耐多种有机溶剂性;同时具有良好的导静电性和长期的阴极保护作用,且焊接性能优良,能带漆焊接,长期耐400 ºc高温,长期抵抗pH在5.5~10.5范围内的化学腐蚀,更加重要的是对环境无污染,对人体健康无影响。
3.4.4 抽}生氟碳涂料
水性氟树脂涂料具有耐高温、耐候、耐药品、耐腐蚀、耐沾污、耐寒等优点,尤其是与食品接触,可以保证食品卫生安全,涂层的防护效果可达20年之久。这些优异的性能使得水性氟树脂涂料具有广阔的市场前景。该涂料分为烘烤型和自干型,又以三氟乙烯型和四氟乙烯型性能佳、用途广、施工简单。但是该类涂料在舰船上的应用还在起步阶段。
3.4.5 其他水性涂料
水性聚氨酯等其他水性涂料已经在轻工、建筑、家装等行业上得到了广泛的应用,但是这类涂料极少作为重防腐涂料用在船舶工业上。因此研究船舶用重防腐水性聚氨酯涂料,具有显著的理论和应用价值,船舶与船舱涂料的发展势必带来涂料工业和船舶工业的进步,促进海洋经济的增长,虽然在上述方面的研究取得了长足的进展和某些研究正成为人们研究的热点,但是在进行实验室研究的同时,还应该注重现场实地试验以及工业化问题,只有解决了后者,船舶涂料才能真正达到为人类服务的目的。
4 我国船舶涂料的发展突围之路
4.1 船舶涂料必须走绿色环保之路
现今世界涂料技术发展以节能、环保、健康为主体方向,作为涂料分支的船舶涂料也应顺此潮流的发展。现在中国越来越重视环保问题,所以“绿色”理应是船舶涂料未来发展方向。对于绿色环保,国家也出台过如下政策:
1)国家节能减排的政策与执行;
2)有机挥发物VOC的调查及相应的法规和标准;
3)国家产品环境标志的执行;
4)新化学物质环境管理办法;
5)化学物质“双高”清单;
6)有机锡/DDT的淘汰;
7)国家涂料相关的新标准的制定,与接轨。
4.2 船舶涂料企业必须尽快实现产业化和技术升级
尽快实现船舶涂料的的产业化和技术升级,延长其使用寿命,增强市场竞争力。另外,涂料企业还应重视集成创新和涂装标准的制定及更新工作,牢牢把握涂料、涂装一体化的理念,重视涂料施工性能的优化,增强涂料对底材处理水平、涂装工艺、涂装环境的适应性。在“十二五”期间,应继续重点发展船舶涂料、重防腐涂料、特种涂料等高技术含量、高附加值的产品。
4.3 巩固内地船舶涂料市场份额
船舶涂料市场大致包括:海洋新造船、修船、军船、游艇等4个范畴。国内船舶涂料企业应首先抓住我国制造业向内地转移,带来内河船(兼远洋航运)的大量需求,争取占有更多市场份额。
4.4 重视涂装作业的质量
造船是一个非常复杂的过程,要经历分段制造与预舾装、船台或坞内合拢、下水、码头舾装与系泊试验、试航等过程;而船舶的涂装则要与整个造船工艺过程相适应,在每一个造船工艺阶段确定其相应的涂装工作内容。新造船舶的涂装工作通常是分段进行的,特别对于大型船舶的建造涂装,这样可避免钢材过早地生锈并在室内或平地进行。船舶涂装工艺程序为:原材料抛丸流水线预处理一涂装车间底漆一钢材落料、加工、装配一分段预舾装一分段二次除锈一分段涂装一船台合拢、舾装一船台二次除锈一二次涂装一船舶下水一码头二次除锈、涂装一交船前坞内涂装。
船舶涂装并不等同“船舶的化妆”,从船舶的涂装工艺程序可以证实涂装作业贯穿了造船的全过程,因此,必须重视涂装作业的质量。克服国内许多中小型造船企业中存在的产品内在质量一等,涂装质量二等,产品价格是三等的情况。
4.5 注重配套与质保
国内船舶涂料企业必须建立起完善的质保体系。专家介绍,造船企业对船舶涂料性能的要求主要是可靠性,而可靠性是由产品质量、涂装质量及维护保养程序等整体质量保证体系来实现的,并经过产品设计、开发、原材料控制、生产过程控制、产品质量检测、涂层耐久性评价、涂装设计和配套体系、涂装工艺和过程控制、涂装规范和验收标准等一整套质量保障过程。由此可见,船舶涂料制造与涂装等环节有着密切联系。从整个造船流程来看,船舶涂料只是一个“半成品”,涂料能否发挥预期效果,与施工技术和配套产品有很大关系。因此,船舶涂料企业与行业管理部门、设计院、涂装工程公司和涂料供应商之间要及时进行有效地沟通,完善质保体系,为用户提供专业化的服务,确保船舶涂料生产与用户涂装需求结合。
4.6 打好“环保牌”
由于传统船用涂料对海洋环境的破坏程度很严重,性能好、易施工、经济、环保将是船舶涂料的发展趋势。环保性能优良的涂料不仅可以有效降低船用燃料的消耗,还可以延长船舶的下水时间,减少保养次数和船舶吃水部分遭受腐蚀破坏的可能性。使用环保型船舶涂料还可以减少产生对海洋环境有害的挥发性有机化合物,油漆公司等世界领先的船舶涂料企业近几年一直忙于研发新、更环保、无毒、无机硅物质的涂料,我国船舶涂料企业也应适时跟进。
4.7 开拓新领地挖掘细分市场
由于海洋环境的严重的腐蚀性,因此其在防腐、防污、低表面能耗等方面要求严苛。传统的海洋船舶涂料对海洋环境的破坏程度很严重,这类船舶涂料企业已经不具备市场竞争力,我国船舶涂料今后可持续发展方向是重点开发高性能及环保型涂料。
 









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