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我国船舶防腐蚀涂料研究发展及未来走向

    地球表面的4/5为海洋所覆盖,海洋经济和海洋产业对人类社会的发展起着极为重要的作用。我国从南至北海岸线长达18000多km,南北气温相差50℃,海生物众多。海洋环境是十分严酷的腐蚀环境,船舶长期处于这样的海洋环境中,腐蚀极其严重,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构成海洋涂料的基础。根据各种设施的使用环境和要求不同,又衍生出各种系列产品,例如,船舶涂料、海洋工程设施用重防腐涂料等。

    其中,船舶涂料叉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外,还特别关注其毒性问题。因为涂层的耐蚀性影响到船舶的服役时间和服役性能,而涂层的毒性问题则关系到船员的人身健康与安全。我国涂料又分为多种,分别用在不同领域。

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5~10年的防护期。

2.环保涂料

    近年来,环境污染日益严重,对生态环境和人类的健康与生存构成了极大的威胁,目前已经在全球范围内掀起了保护环境的浪潮。这对各行各业都是一个新的挑战,对船舶涂料业来说更是如此。世界经济飞速发展,船运业日趋兴旺,海洋航运量也随之增加。然而,随之而来的问题是这些大小船只的船身都涂有含各种毒料、重金属化合物等有害物质的防腐涂料和防污涂料。涂料在施工使用和固化过程中会释放出有机溶剂,对环境和人身健康构成了严重的威胁。为了适应时代的发展和环境保护的要求,开发环保型涂料成为船舶涂料研究生产的主要目标,并且在涂料技术的开发中要达到高性能、省资源及适应生态环境的目的。

3.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3O多年的应用历史。在船舶漆中,CR系列产品一直是应用最多、产量最大的品种。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CCl4。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,性能价格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最大的涂料品种,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,国际海事组织已经建议从1998年7月1日起用浅色改性环氧树脂涂料代替含有煤焦油沥青的涂料。从文献来看,这些替代品涂料多为采用价格较低的氧茚树脂等对环氧进行改性所得的产品,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。由于它既不含贵金属,又不含有毒成分,是环保型防腐涂料,近年发展很快。同时该涂料具有极其优异的防腐性能,是海洋防腐涂料中极具潜力的品种。

    4.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。舰船舱室内空问狭窄、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。

5.涂料的水性化

    涂料所具备的完美的装饰性和持久的保护性使涂料工业飞跃发展。近年来,随着环境保护意识的不断加强和环境保护法规的日益完善,引发涂料工业的重大改革。涂料的使用所带来的环境的严重污染和对人体健康的严重危害,使涂料工业向“绿色工业”转化已是刻不容缓。

6.结语

    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。

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