1摘要：海水是自然界中數(shù)量最大且具有很強腐蝕性的天然電解質(zhì),海水中幾乎含有地球上所有化學元素的化合物,成分非常復雜.除此之外,海水中還含有溶解氧、海洋生物和腐敗的有機物等.這些物質(zhì)對各類海上運輸工具、采油平臺、海洋設備等金屬構件造成很大危害,并且隨著各國沿海交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)和國防建設的發(fā)展,海水和海洋大氣腐蝕的威脅也表現(xiàn)得越來越突出,目前較為適用且經(jīng)濟的海洋工程防護方法是涂覆防海水腐蝕的海洋涂料。為此本文在對船舶涂料的防腐蝕性、水性化和高固體分化關注的同時，對船艙涂料的安全性、防腐長效性等方面進行了較為全面的綜述。2概念：海洋海水中含有豐富的海水化學資源，已發(fā)現(xiàn)海水中化學物質(zhì)80 多種，其中，11 中元素（氯、鈉、鎂、鉀、硫、鈣、溴、碳、鍶、硼和氟）占海水中溶解物總量99.8%以上，可提取的化學物質(zhì)達50 多種。海洋可為人類提供生存與發(fā)展的物質(zhì)資源、空間資源和能源。對海洋資源的利用，不僅要合理的開發(fā)，還要加強對海洋資源的保護。志盛威華公司的海洋無機防腐涂料，耐海水浸泡，抗腐蝕性能好，長期保護金屬不被腐蝕。由于海洋資源的特殊性，要求進行海上作業(yè)的裝備必須考慮海洋的特性以及環(huán)保性。其中防腐性是首當其沖。大多數(shù)船舶都采用金屬外殼，而金屬在海洋環(huán)境中，受海水溫度、海水含量、海洋大氣溫度、海洋大氣濕度的影響，腐蝕程度很嚴重，腐蝕不僅降低了船舶鋼結構的強度，縮短了船舶的使用使命，更影響其使用性能，更為重要的是嚴重污染海洋資源。海洋海水腐蝕主要是氯離子腐蝕，海洋氯離子可破壞金屬氧化膜保護層，形成點蝕或坑蝕，對金屬會出現(xiàn)晶間腐蝕。金屬在拉伸應力的作用下，鈍化膜被破壞的區(qū)域就會產(chǎn)生裂紋，成為腐蝕電池的陽極區(qū)，連續(xù)不斷的電化學腐蝕最終可能導致金屬的斷裂。北京志盛威華生產(chǎn)研發(fā)，獨家生產(chǎn)的ZS-711 無機防腐涂料，能與鋼結構表面鐵原子快速反應，生成具有物理、化學雙重保護作用，通過化學鍵與基體牢固結合的無機聚合物防腐涂層，對環(huán)境無污染，使用壽命長，防腐性能達到國際先進水平，是符合環(huán)保要求的高科技換代產(chǎn)品。涂層可以長期耐住氯離子腐蝕，有效的保護金屬等材質(zhì)不被海水腐蝕。極好的耐蝕性，抗潮濕大氣、酸雨、海水和鹽霧腐蝕，對石油石化產(chǎn)品和有機溶劑具有極高的穩(wěn)定性，ZS-711無機聚合物涂料的耐蝕性不僅優(yōu)于有機涂料，與常見的無機防腐層相比也具有突出的優(yōu)勢。32 重防腐涂料 重防腐涂料是指在嚴酷環(huán)境中比常規(guī)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(tǒng)工程，涉及使用環(huán)境評估、材料 選擇、配套設計、施工質(zhì)量控制等各方面，并且根據(jù)使 用環(huán)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。42 1 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(shù)據(jù)支持，沒有有效的加速測試方法。52 2 玻璃鱗片涂料 在涂層上通常存在兩大類微孔：分子空隙產(chǎn)生的10-5 10-7cm 孔隙，溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的10-2 10-4cm 孔隙。溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的孔隙是水汽、鹽霧等腐蝕產(chǎn)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。62 3 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(yōu)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(yōu)良材料。在海洋氣候這種極苛刻的腐蝕環(huán)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(zhì)的內(nèi)艙涂 料等。另外，有效期3 5a 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(nèi)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(chǎn)品的差距。72 4 長效防腐配套涂料 目前就船舶涂料而言，無機富鋅底漆+環(huán)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(huán)氧中間層+乙烯類面漆，雙組分環(huán)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(huán)氧底漆可以取 得很好的效果。83 環(huán)保涂料 近年來，環(huán)境污染日益嚴重，對生態(tài)環(huán)境和人類的 健康與生存構成了極大的威脅，目前已經(jīng)在全球范圍 內(nèi)掀起了保護環(huán)境的浪潮。這對各行各業(yè)都是一個新 的挑戰(zhàn)，對船舶涂料業(yè)來說更是如此。世界經(jīng)濟飛速 發(fā)展，船運業(yè)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(zhì)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(huán)境和人身健康構成了嚴重的威脅。為了適應時代的發(fā)展和環(huán)境保護的要求，開發(fā)環(huán)保型涂料成為船舶涂料研究生產(chǎn)的主要目標，并且在涂料技術的開發(fā)中要達到高性能、省資源及適應生態(tài)環(huán)境的目的。93 1 無公害高性能防銹顏填料 常用的傳統(tǒng)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(huán)境及人類健康都會造成較大的危害。隨著環(huán)境保護呼聲的日益高漲，健康環(huán)保的 海洋涂料的開發(fā)應用必將成為船舶涂料發(fā)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(fā)展方向。為此專家們研究開發(fā)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(tǒng)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(fā)達國家已經(jīng)禁止使用紅丹防銹漆，所生產(chǎn)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(xié)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(fā)展方向之一。103 2 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(zhì)的高固體分厚膜涂料，是海洋環(huán) 境防腐蝕領域中防銹性能最優(yōu)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(huán) 保型防腐涂料，已被各行各業(yè)所接受，具有廣闊的發(fā)展和應用前景。近年國外還出現(xiàn)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(yōu)異。如德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95，已使用多年，防腐性能極好。近年國內(nèi)水性高模數(shù)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(huán)氧、丙烯酸改性醇酸或環(huán)氧、水性聚氨酯等水性涂料已達 到了產(chǎn)業(yè)化和實際應用的階段，在內(nèi)艙和油水艙中底面配套使用時可極大地改善施工環(huán)境。但是，因為船 舶所處的環(huán)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。113 3 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(jīng)常處于高度潮濕及帶油(油艙維修時)的狀態(tài)，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(huán)境造成的污染，并且節(jié)約了很多維修費用，目前國內(nèi)外各公司均試圖開發(fā)出能適應低處理表面的通用底漆。123 4 無溶劑涂料 目前，綜合性能優(yōu)異、且便于生產(chǎn)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(fā)和推廣。主要開發(fā)的品種包括環(huán)氧瀝青、環(huán)氧聚酰胺和純環(huán)氧系列產(chǎn)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：無溶劑環(huán)氧涂料 無溶劑聚脲、聚氨酯涂料。133 環(huán)保涂料 近年來，環(huán)境污染日益嚴重，對生態(tài)環(huán)境和人類的 健康與生存構成了極大的威脅，目前已經(jīng)在全球范圍 內(nèi)掀起了保護環(huán)境的浪潮。這對各行各業(yè)都是一個新 的挑戰(zhàn)，對船舶涂料業(yè)來說更是如此。世界經(jīng)濟飛速發(fā)展，船運業(yè)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(zhì)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(huán)境和人身健康構成了嚴重的威脅。為了適應時代的發(fā)展和環(huán)境保護的要求，開發(fā)環(huán)保型涂料成為船舶涂料研究生產(chǎn)的主要目標，并且在涂料技術的開發(fā)中要達到高性能、省資源及適應生態(tài)環(huán)境的目的。143 1 無公害高性能防銹顏填料 常用的傳統(tǒng)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(huán)境及人類健康都會造成較大的危害。隨著環(huán)境保護呼聲的日益高漲，健康環(huán)保的海洋涂料的開發(fā)應用必將成為船舶涂料發(fā)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(fā)展方向。為此專家們研究開發(fā)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(tǒng)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(fā)達國家已經(jīng)禁止使用紅丹防銹漆，所生產(chǎn)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(xié)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(fā)展方向之一。153 2 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(zhì)的高固體分厚膜涂料，是海洋環(huán) 境防腐蝕領域中防銹性能最優(yōu)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(huán) 保型防腐涂料，已被各行各業(yè)所接受，具有廣闊的發(fā)展和應用前景。近年國外還出現(xiàn)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(yōu)異。如德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料含鋅95，已使用多年，防腐性能極好。近年國內(nèi)水性高模數(shù)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(huán)氧、丙烯酸改性醇酸或環(huán)氧、水性聚氨酯等水性涂料已達 到了產(chǎn)業(yè)化和實際應用的階段，在內(nèi)艙和油水艙中底面配套使用時可極大地改善施工環(huán)境。但是，因為船 舶所處的環(huán)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。163 3 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(jīng)常處于高度潮濕及帶油(油艙維修時)的狀態(tài)，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(huán)境造成的污染，并且節(jié)約了很多維修費用