1 概述

    海洋環(huán)境是十分嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，船舶長期處于這樣的海洋環(huán)境

    中，腐蝕極其嚴(yán)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(gòu)成海洋涂料的基礎(chǔ)。根據(jù)各種設(shè)施的使用環(huán)境和要求不同，又衍生出各種系列產(chǎn)品，例如，船舶涂料、海洋工程設(shè)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(nèi)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(guān)注船艙涂料的耐蝕性外，還特別關(guān)注其毒性問題。因?yàn)橥繉拥哪臀g性影響到船舶的服役時(shí)間和服役性能，而涂層的毒性問題則關(guān)系到船員的人身健康與安全。為此這里在對(duì)船舶涂料的防腐蝕性、水性化和高固體分化關(guān)注的同時(shí)，對(duì)船艙涂料的安全性、防腐長效性等方面進(jìn)行了較為全面的綜述。

    2 船艙涂料

    船舶內(nèi)艙主要有飲水艙、油艙、壓載水艙、貨艙、隔離艙、機(jī)艙等。艦船艙室內(nèi)空間狹窄、陰暗潮濕，在冬季或氣溫較低時(shí)，由于室內(nèi)外存在著溫差，致使壁面結(jié)露。長此以往，壁面發(fā)霉、木材腐爛、金屬銹蝕，縮短艙室壽命。因此對(duì)船艙涂料有了更高的要求，開發(fā)適合船艙特殊環(huán)境的涂料成為船舶涂料研究的當(dāng)務(wù)之急。

    2.1 船艙涂料品種。船艙涂料的品種除傳統(tǒng)的醇酸類、氯化橡膠及其改性產(chǎn)品外，近年來開發(fā)的新產(chǎn)品主要為環(huán)氧類和改性環(huán)氧類產(chǎn)品等，例如飲水艙涂料主要采用無溶劑環(huán)氧，油艙涂料主要采用高固體分環(huán)氧涂料。到目前為止使用與研發(fā)的船艙涂料有以下幾種：

    1）硅酸鋅涂料。這類涂料實(shí)際上耐所有的精煉石油產(chǎn)品、多種溶劑

    和一些天然油。它們不適用于運(yùn)載酸性油、氯化溶劑貨艙的涂覆，這是因?yàn)槌睔庹次劭蓪?dǎo)致生成鹽酸，也不適用于運(yùn)載堿性貨物貨艙的涂覆，所有這些貨物都可能使鋅發(fā)生腐蝕。溶劑型或者水基型硅酸鋅涂料都能使用，而水基型有許多實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，即在施工時(shí)沒有爆炸和中毒的危險(xiǎn)。因此水基型用作油艙涂料比溶劑型更受歡迎。2）環(huán)氧類涂料。環(huán)氧瀝青涂料通常使用在運(yùn)載原油和壓載海水的油艙內(nèi)，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(duì)原油質(zhì)量無大的影響。此外在運(yùn)載精煉油、溶劑、天然油和其他類似貨物時(shí)，油艙內(nèi)涂層中少量的瀝青會(huì)滲出并使貨物變色或沾污貨物，此時(shí)只能使用純環(huán)氧涂料而不能使用環(huán)氧瀝青涂料。3）聚氨酯涂料。有些貨物的運(yùn)載船艙涂覆就不能使用環(huán)氧類涂料和硅酸鋅涂料，例如，葡萄酒很容易受到污染，紅葡萄酒又會(huì)污染環(huán)氧涂料，而氯化溶劑會(huì)軟化環(huán)氧涂層。這些問題可以使用聚氨酯面漆來解決，或者在環(huán)氧系涂層上涂裝一道聚氨酯面漆，或者是在聚氨酯系統(tǒng)上再罩一道聚氨酯面漆，不過后者較少使用。這種聚氨酯涂料比環(huán)氧類涂料有更好的耐上述液體的性能。

    2.2 船艙涂料的研發(fā)方向。從文獻(xiàn)資料來看，淺色、高固體分、無溶劑化是船艙涂料的發(fā)展方向。

    1）水艙漆外，大多是深紅、暗黑的，雖然防腐性能能達(dá)到要求，但由于深顏色涂膜在照明條件有限的艙室難以發(fā)現(xiàn)其缺陷和使用后的狀況，現(xiàn)在己經(jīng)開始使用淺色涂料，原環(huán)氧瀝青涂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(huán)氧涂料。
 2）高固體分和無溶劑涂料。由于艦船艙室狹小，空氣難以流通，因而對(duì)涂料的有機(jī)溶劑揮發(fā)含量和毒性限制有更高的要求，高固體分涂料應(yīng)該完全取代目前使用的溶劑型涂料，并逐漸向無溶劑涂料方向靠近。無溶劑涂料除了要采用雙組分低黏度樹脂外，還需要采用活性或非活性稀釋劑，其結(jié)果是涂膜中含有小分子結(jié)構(gòu)，影響了涂膜的性能，是目前有待研究改進(jìn)的地方。此外，目前無溶劑涂料黏度較大，在施工時(shí)需要采用專用噴涂設(shè)備，通常不宜手工刷涂，這也是此涂料的缺點(diǎn)之一。雖然無溶劑涂料在性能上比溶劑型涂料差一些，但因?yàn)槠洳缓袡C(jī)溶劑的環(huán)保特征，所以應(yīng)大力推進(jìn)該類涂料 的使用進(jìn)程。

    3）改性環(huán)氧涂料。在各種涂料中，環(huán)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，可以制成多種多樣、性能各異的涂料品種，是世界上使用最廣泛、最為重要的防腐涂料品種。在我國涂料用樹脂的生產(chǎn)中，環(huán)氧樹脂的品種最多、性能最穩(wěn)定，約40％的環(huán)氧樹脂被用于制造涂料。環(huán)氧樹脂在紫外線作用下會(huì)發(fā)生粉化，所以環(huán)氧樹脂涂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(hù)基材的角度看，仍然可以使用，尤其是脂環(huán)族環(huán)氧樹脂具有較好的耐候性能。此外，純環(huán)氧樹脂脆性較大，一般在環(huán)氧中添加增韌劑，約使用一年后，增韌劑揮發(fā)，涂膜脆性急劇增大，在機(jī)械沖擊下會(huì)發(fā)生脫落等弊病，所以，目前一般用柔性樹脂對(duì)環(huán)氧進(jìn)行改性，稱為改性環(huán)氧樹脂和改性環(huán)氧涂料。目前船舶通用防銹漆采用改性環(huán)氧涂料取代是研究的重點(diǎn)。

    4）水性涂料。水性生活艙環(huán)氧漆作為面漆具有環(huán)保、易于重涂的特性，并與生活艙半光、亞光的要求吻合，受到人們的關(guān)注。但是除了水性無機(jī)富鋅底漆外，其他水性防銹漆受到閃銹、水分揮發(fā)、附著力等一系列影響，短期內(nèi)還難以用于艦船上。此外，隨著雙組分水性聚氨酯和環(huán)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(xiàn)，研究和使用水性生活艙涂料已成為必然和熱點(diǎn)。

    3 涂料的水性化

    對(duì)于水性防腐涂料來說，最常見的有三大體系：丙烯酸體系、環(huán)氧體系、無機(jī)硅酸富鋅體系，此外，還有醇酸體系、丁苯橡膠體系和瀝青體系以及水性氟碳樹脂體系等，但是目前用于船艙防腐的水性涂料主要有如下幾種：

    3.1 水性丙烯酸防腐涂料。水性丙烯酸防腐涂料以固體丙烯酸樹脂為基料，加改性樹脂、顏填料、助劑、溶劑等配制成具備耐候、保光、保色等性能的丙烯酸長效水性防腐涂料。近期研究較多的是水性鐵紅丙烯酸防銹漆，該涂料屬于自干涂料，具有優(yōu)良的附著力、耐腐蝕和抗沾污性等特點(diǎn)，并能與醇酸樹脂、硝基樹脂、氨基樹脂等多種面漆配套使用，在某些方面的性能優(yōu)于紅丹酚醛防銹漆和紅丹醇酸防銹漆。

    3.2 水性環(huán)氧防腐涂料。水性環(huán)氧防腐涂料早期用得較多的是環(huán)氧瀝青防腐涂料，主要用于壓載水艙、長輸油管、長輸天然氣管等易受腐蝕的管道外壁，但是由于涂料中瀝青致癌的問題，必須改進(jìn)環(huán)氧瀝青防腐涂料。現(xiàn)在流行的做法是采用禽酚類石油樹脂代替瀝青和改性的環(huán)氧樹脂，形成對(duì)鋼鐵腐蝕小、易于涂裝、易于檢修、對(duì)人體無害的彩色水性環(huán)氧防腐涂料。開發(fā)的水性環(huán)氧特效防腐涂料，可用水洗，能在航行的船舶中涂裝，被涂底材僅用超高壓水沖洗后即可涂裝，而且防腐效果顯著，現(xiàn)在水性環(huán)氧防腐涂料已應(yīng)用到溶劑型環(huán)氧防腐涂料所涉及的各個(gè)領(lǐng)域。

    3.3 水性無機(jī)硅酸富鋅防腐涂料。水性無機(jī)硅酸富鋅防腐涂料主要分為硅酸乙酯和硅酸鹽系列。硅酸鹽系列包括硅酸鋰、硅酸鈉、硅酸鉀等品種，是鋼鐵防腐涂料的重要組成部分。該涂料利用鋅粉的強(qiáng)活性進(jìn)行電化學(xué)陰極保護(hù)，從而阻止鋼鐵腐蝕；同時(shí)鋅又能與無機(jī)聚合物反應(yīng)，在鋼鐵表面形成鋅鐵配合物層。該膜層具有優(yōu)異的防腐性、耐候性、導(dǎo)熱性、耐水性、耐多種有機(jī)溶劑性；同時(shí)具有良好的導(dǎo)靜電性和長期的陰極保護(hù)作用，且焊接性能優(yōu)良，能帶漆焊接，長期耐400℃高溫，長期抵抗pH在5.5～10.5范圍內(nèi)的化學(xué)腐蝕，更加重要的是對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)人體健康無影響。

 3.4 水性氟碳涂料。水性氟樹脂涂料具有耐高溫、耐候、耐藥品、耐腐蝕、耐沾污、耐寒等優(yōu)點(diǎn)，尤其是與食品接觸，可以保證食品衛(wèi)生安全，涂層的防護(hù)效果可達(dá)20年之久。這些優(yōu)異的性能使得水性氟樹脂涂料具有廣闊的市場(chǎng)前景。該涂料分為烘烤型和白干型，又以三氟乙烯型和四氟乙烯型性能最佳、用途最廣、施工最簡單。但是該類涂料在艦船上的應(yīng)用還在起步階段。

    3.5 其他水性涂料。文獻(xiàn)資料表明，水性聚氨酯等其他水性涂料已經(jīng)在輕工、建筑、家裝等行業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，但是這類涂料極少作為重防腐涂料用在船舶工業(yè)上。因此研究船舶用重防腐水性聚氨酯涂料，具有顯著的理論和應(yīng)用價(jià)值。

    4 結(jié)論

    船舶與船艙涂料的發(fā)展勢(shì)必帶來涂料工業(yè)和船舶工業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)的增長，雖然在上述方面的研究取得了長足的進(jìn)展和某些研究正成為人們研究的熱點(diǎn)，但是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究的同時(shí)，還應(yīng)該注重現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試驗(yàn)以及工業(yè)化問題，只有解決了后者，船舶涂料才能真正達(dá)到為人類服務(wù)的目的。