從塗料的重防腐化、水性化、環保化、無毒化、高固體分化等方面,綜述了船舶防腐蝕塗料的國內外發展方向及重點研究領域。
關鍵詞:船舶塗料;水性塗料;研發方向
1概述
海洋環境是十分嚴酷的腐蝕環境,船舶長期處於這樣的海洋環境中,腐蝕極其嚴重,而塗料一直是其**主要的防腐手段。海洋防腐和防汙塗料是構成海洋塗料的基礎。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,船舶塗料、海洋工程設施用重防腐塗料等。
其中,船舶塗料叉分為船底防腐和防汙漆、船殼漆、甲板漆、內艙漆以及阻尼降噪等特種塗料。由於船艙的特殊性,人們除了關注船艙塗料的耐蝕性外,還特別關注其毒性問題。因為塗層的耐蝕性影響到船舶的服役時間和服役性能,而塗層的毒性問題則關係到船員的人身健康與安全。
為此這裡在對船舶塗料的防腐蝕性、水性化和高固體分化關注的同時,對船艙塗料的安全性、防腐長效性等方面進行了較為全面的綜述。
2船艙塗料
船舶內艙主要有飲水艙、油艙、壓載水艙、貨艙、隔離艙、機艙等。艦船艙室內空間狹窄、陰暗潮溼,在冬季或氣溫較低時,由於室內外存在著溫差,致使壁面結露。長此以往,壁面發黴、木材腐爛、金屬鏽蝕,縮短艙室壽命。因此對船艙塗料有了更高的要求,開發適合船艙特殊環境的塗料成為船舶塗料研究的當務之急。
2.1船艙塗料品種。船艙塗料的品種除傳統的醇酸類、氯化橡膠及其改性產品外,近年來開發的新產品主要為環氧類和改性環氧類產品等,例如飲水艙塗料主要採用無溶劑環氧,油艙塗料主要採用高固體分環氧塗料。到目前為止使用與研發的船艙塗料有以下幾種:
1)矽酸鋅塗料。這類塗料實際上耐所有的精鍊石油產品、多種溶劑和一些天然油。它們不適用於運載酸性油、氯化溶劑貨艙的塗覆,這是因為潮氣沾汙可導致生成****,也不適用於運載鹼性貨物貨艙的塗覆,所有這些貨物都可能使鋅發生腐蝕。溶劑型或者水基型矽酸鋅塗料都能使用,而水基型有許多實用的優點,即在施工時沒有爆炸和中毒的危險。因此水基型用作油艙塗料比溶劑型更受歡迎。2)環氧類塗料。環氧瀝青塗料通常使用在運載原油和壓載海水的油艙內,起到耐油和耐海水的作用,雖然少量的瀝青組分可能從漆膜中滲出,但對原油質量無大的影響。
此外在運載精煉油、溶劑、天然油和其他類似貨物時,油艙內塗層中少量的瀝青會滲出並使貨物變色或沾汙貨物,此時只能使用純環氧塗料而不能使用環氧瀝青塗料。3)聚氨酯塗料。有些貨物的運載船艙塗覆就不能使用環氧類塗料和矽酸鋅塗料,例如,葡萄酒很容易受到汙染,紅葡萄酒又會汙染環氧塗料,而氯化溶劑會軟化環氧塗層。這些問題可以使用聚氨酯面漆來解決,或者在環氧系塗層上塗裝一道聚氨酯面漆,或者是在聚氨酯系統上再罩一道聚氨酯面漆,不過後者較少使用。這種聚氨酯塗料比環氧類塗料有更好的耐上述液體的性能。
2.2船艙塗料的研發方向。從文獻資料來看,淺色、高固體分、無溶劑化是船艙塗料的發展方向。
1)淺色船艙塗料。目前採用的塗料主要是環氧瀝青和環氧塗料,除飲水艙漆外,大多是深紅、暗黑的,雖然防腐性能能達到要求,但由於深顏色塗膜在照明條件有限的艙室難以發現其缺陷和使用後的狀況,現在己經開始使用淺色塗料,原環氧瀝青塗料中含有致癌物的瀝青被石油衍生烴取代或直接使用淺色的環氧塗料。2)高固體分和無溶劑塗料。由於艦船艙室狹小,空氣難以流通,因而對塗料的有機溶劑揮發含量和毒性限制有更高的要求,高固體分塗料應該完全取代目前使用的溶劑型塗料,並逐漸向無溶劑塗料方向靠近。無溶劑塗料除了要採用雙組分低黏度樹脂外,還需要採用活性或非活性稀釋劑,其結果是塗膜中含有小分子結構,影響了塗膜的性能,是目前有待研究改進的地方。此外,目前無溶劑塗料黏度較大,在施工時需要採用專用噴塗設備,通常不宜手工刷塗,這也是此塗料的缺點之一。雖然無溶劑塗料在性能上比溶劑型塗料差一些,但因為其不含有機溶劑的環保特徵,所以應大力推進該類塗料的使用進程。3)改性環氧塗料。在各種塗料中,環氧樹脂具有突出的附著力和耐蝕性能,而且通過改變顏填料和固化劑等手段,可以製成多種多樣、性能各異的塗料品種,是世界上使用**廣泛、**為重要的防腐塗料品種。在我國塗料用樹脂的生產中,環氧樹脂的品種**多、性能**穩定,約40%的環氧樹脂被用於製造塗料。環氧樹脂在紫外線作用下會發生粉化,所以環氧樹脂塗料一般不作為戶外面漆使用,但其粉化的速度很慢,
如果不考慮外觀,單從保護基材的角度看,仍然可以使用,尤其是脂環族環氧樹脂具有較好的耐候性能。此外,純環氧樹脂脆性較大,一般在環氧中添加增韌劑,約使用一年後,增韌劑揮發,塗膜脆性急劇增大,在機械衝擊下會發生脫落等弊病,所以,目前一般用柔性樹脂對環氧進行改性,稱為改性環氧樹脂和改性環氧塗料。目前船舶通用防鏽漆採用改性環氧塗料取代是研究的重點。4)水性塗料。水性生活艙環氧漆作為面漆具有環保、易於重塗的特性,並與生活艙半光、亞光的要求吻合,受到人們的關注。但是除了水性無機富鋅底漆外,其他水性防鏽漆受到閃鏽、水分揮發、附著力等一系列影響,短期內還難以用於艦船上。此外,隨著雙組分水性聚氨酯和環氧樹脂及高氯乙烯和改性醇酸乳液等高性能水性樹脂的出現,研究和使用水性生活艙塗料已成為必然和熱點。