水性船舶涂料的現(xiàn)狀與發(fā)展

江雪琴

【摘 要】 隨著我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沿海地區(qū)貿(mào)易往來(lái)的愈加頻繁，使得船舶成為了主要的交通工具之一。目前我國(guó)自主研制的船舶已經(jīng)可以在世界海域通行，并受到了市場(chǎng)的普遍歡迎，在此條件下，我國(guó)船舶制造業(yè)向著現(xiàn)代化的方向迅猛發(fā)展。而在船舶的制造過(guò)程中，需要使用許多高科技原材料，保證船舶的耐久性與質(zhì)量。基于此，本文首先對(duì)水性船舶涂料進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分類，并簡(jiǎn)述了船舶不同部位對(duì)水性涂料性能的要求，后分析了水性船舶涂料的研究現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)應(yīng)用現(xiàn)狀的論述與分類研究，展望了水性船舶涂料的發(fā)展前景與未來(lái)，以期為我國(guó)船舶制造業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 水性船舶涂料 現(xiàn)狀 發(fā)展

我國(guó)涂料產(chǎn)業(yè)始終處于良好的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也被各行各業(yè)所廣泛應(yīng)用，隨著涂料生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新升級(jí)，水分散性樹(shù)脂被成功研制并投入到了市場(chǎng)當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)賦予了我國(guó)涂料產(chǎn)業(yè)全新的生機(jī)與發(fā)展前景，大大改善了涂料的生產(chǎn)方式與生產(chǎn)原理，使涂料的生產(chǎn)從根本上擺脫了天然樹(shù)脂、有機(jī)溶劑的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，通過(guò)水性涂料與無(wú)溶劑涂料的使用，改善了涂料的結(jié)構(gòu)，使涂料產(chǎn)品的應(yīng)用渠道更加廣泛。目前，占有市場(chǎng)比例較大的涂料主要以水性涂料為主，且發(fā)展勁頭較為強(qiáng)勢(shì)。

一、水性船舶涂料的分類

水性船舶涂料種類較多，其中水稀釋性涂料、水分散性涂料、水溶性涂料最具代表性水性船舶涂料形態(tài)。因船舶的特殊性，其對(duì)于自身所使用的涂料性能要求也更高，所以水性船舶涂料的生產(chǎn)也比其他涂料的生產(chǎn)更為嚴(yán)格[1]。目前，在船舶制造業(yè)所廣泛使用的防腐涂料多為同溶劑型體系配套和水性涂料配套這兩種。

二、對(duì)水性船舶涂料的性能要求

船舶的不同部位對(duì)于水性船舶涂料的性能均有著不同的要求，具體為：水線、外弦、甲板部位會(huì)受到海水浸泡、陽(yáng)光照射等影響，所以這些區(qū)域的干濕交替界限較為明顯，同時(shí)，這些部位因受到長(zhǎng)期的海浪沖擊、海水浸泡，較容易出現(xiàn)高度腐蝕現(xiàn)象，再加上紫外線的長(zhǎng)期直射，會(huì)導(dǎo)致這些區(qū)域的腐蝕更加嚴(yán)重。如果在這些區(qū)域使用涂料，就必須注意涂料的物理機(jī)械性、耐沖擊性、耐海水腐蝕性、耐候性、以及耐磨性等性能；船舶上層部位涂料的使用則需要注意涂料的裝飾性與耐候性，保證船舶上的圖案清晰、美觀；船舶中的承臺(tái)、干燥貨架等部分，是用來(lái)放置食物或雜物的區(qū)域，需要保證所使用涂料的耐高溫、高濕、化學(xué)腐蝕、磨損性能；壓載艙兼用艙、廢油艙以及原油艙等涉及油質(zhì)材料的部位，則應(yīng)保證涂料具有較高的耐海水、耐電化學(xué)腐蝕、耐油等性能；清水艙、飲水艙的主要作用是裝載水資源，需要具有較高的耐水性[2]；貨艙部分的作用則是儲(chǔ)存貨物，通常情況下，貨物的種類較多，但是應(yīng)該注意化學(xué)品、石油等貨物的特性，保證涂料具備較高的耐酸堿性與耐油性。對(duì)于船舶的管道、煙筒等部位，則應(yīng)注意其長(zhǎng)期暴露在船舶外、且溫度較高的特征保證涂料具有較高的耐高溫性，一般為500℃左右的耐溫性才適用于船舶煙筒等高溫部位。

三、水性船舶涂料的研究現(xiàn)狀

作為水性涂料制造的主要原材料，水性無(wú)機(jī)富鋅涂料是起到防腐蝕作用的主要材料之一。該材料的生產(chǎn)原理是通過(guò)無(wú)機(jī)物的反應(yīng)，利用高含量的鋅粉制作成防銹蝕涂料，再使用水對(duì)其進(jìn)行分散分解，進(jìn)而使全部的介質(zhì)材料變成高固體分厚膜材料，這一類船舶涂料多使用于遠(yuǎn)洋航行的船舶之中，同時(shí)在高防腐領(lǐng)域也有這較高的應(yīng)用成果。水性無(wú)機(jī)富鋅涂料屬于揮發(fā)性有機(jī)化合物，是目前防銹涂料的首選，也是最為環(huán)保的防銹蝕涂料。正因其這些優(yōu)勢(shì)，使得其在不同的領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景較為廣闊[3]。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)外還出現(xiàn)了一種水性無(wú)機(jī)磷酸鹽富鋅涂料，這種涂料改善了以往水性無(wú)機(jī)富鋅涂料使用流程繁瑣的缺點(diǎn)，使用時(shí)不需要清理底材，只要符合涂層要求便可使用，同時(shí)也具備與水性富鋅材料相同的性能，甚至更高。而我國(guó)也相繼研發(fā)出了水性高模數(shù)硅酸鉀涂料與水性硅酸鋰富鋅涂料，并將這兩種材料應(yīng)用到了一些重點(diǎn)工程，取得了良好的成效，同時(shí)，在不斷的實(shí)踐中也在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化這兩種水性涂料。除此之外，近年來(lái)環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸改性醇酸或環(huán)氧、厚漿醇酸等新型水性涂料也在被相繼的研發(fā)，這使得我國(guó)涂料市場(chǎng)的產(chǎn)品變得越來(lái)越豐富，其中部分水性涂料已經(jīng)進(jìn)入到了市場(chǎng)當(dāng)中，接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，但是對(duì)于處于惡劣工作環(huán)境的船舶來(lái)說(shuō)，這些涂料的防腐蝕性能仍未達(dá)標(biāo)[4]。

四、水性船舶涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀

按照當(dāng)前的水性材料生產(chǎn)能力，可將我國(guó)市面上的水性涂料大致劃分為三部分，第一部分是無(wú)極硅酸富鋅體系；第二部分是環(huán)氧體系；第三部分是丙烯酸體系。其它不常見(jiàn)也不常使用的水性涂料還有丁苯橡膠體系、醇酸體系、氟碳樹(shù)脂體系以及瀝青體系等。在本文研究中，只分析三種船艙部位所使用的防腐蝕水性涂料。

（一）水性無(wú)機(jī)硅酸富鋅防腐涂料

水性無(wú)機(jī)硅酸富鋅防腐涂料主要由硅酸鹽、硅酸乙酯這兩類物質(zhì)構(gòu)成。硅酸鹽一類包括硅酸鈉、硅酸鋰、硅酸鉀等材料，將這些材料用于鋼鐵的防銹蝕涂料制作中，可以起到良好的防銹蝕作用。另外，鋅還可以和無(wú)機(jī)聚合物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼鐵的表面形成鋅鐵層，起到更好的耐候、耐熱、導(dǎo)熱、防腐蝕作用，同時(shí)鋅鐵層還不會(huì)影響靜電的傳導(dǎo)，不僅不會(huì)給接口的焊接工作產(chǎn)生阻礙，而且還可以與涂料層一同進(jìn)行焊接，該涂料的最高耐受溫度為400℃，可以在惡劣的環(huán)境中抵御pH5.5～10.5的化學(xué)侵蝕[5]。

（二）水性環(huán)氧防腐涂料

目前所使用的大多數(shù)水性環(huán)氧防腐涂料均為經(jīng)過(guò)改良的涂料，性能較為優(yōu)良。而過(guò)去所使用的是環(huán)氧瀝青防腐涂料，一般用于長(zhǎng)輸油管、天然氣管外壁、壓載水艙等部位，但因這種材料的瀝青含量過(guò)高，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害氣體，且涂裝流程較為繁瑣。而使用含酚類石油樹(shù)脂替代瀝青與改性環(huán)氧樹(shù)脂不但可以很好的解決這一問(wèn)題，而且還可以保證鋼鐵不發(fā)生銹蝕，同時(shí)對(duì)于涂料的涂裝、維護(hù)也更加便利。在使用時(shí)，只需沖洗被涂面的壁材部分，便可以進(jìn)行涂裝。

（三）水性丙烯酸防腐涂料

此種防腐涂料以丙烯酸樹(shù)脂為主要原料，按一定比例加入顏填料、溶劑、助劑、改性樹(shù)脂等材料配置而成，具有較高的耐候性，在使用過(guò)程中可以保持船艙內(nèi)部的顏色。目前，此類水性涂料中使用較為普遍的為水性鐵紅丙烯酸防銹漆，該涂料屬于自干型水性涂料，具有良好的耐腐蝕性、抗污染性以及高附著性，在使用時(shí)可以加入其它材料，改變涂料的性能，例如加入醇酸、氨基、硝基等材料，調(diào)制成可供配套使用的面漆。

五、水性船舶涂料發(fā)展前景的展望

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于能源資源的需求日益增加，在全球性的能源資源短缺背景下，石油以及其下游產(chǎn)品的價(jià)格正處于持續(xù)上漲的趨勢(shì)，而有機(jī)溶劑作為石油下游產(chǎn)品，其價(jià)格也在上漲，而以水作稀釋劑的水性船舶涂料在價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)就得以凸顯。而且，相對(duì)于其他涂料，以水為稀釋劑的水性傳播涂料更為安全，從生產(chǎn)至運(yùn)輸整個(gè)過(guò)程發(fā)生火災(zāi)的幾率更低。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在安全防火方面所投入的資金成本也就更小?？偠灾?，水性船舶涂料相對(duì)于其他涂料，成本更加低廉，利于企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，而且防腐蝕性能較為良好，勢(shì)必成為未來(lái)船舶涂料的主流。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著新型船舶涂料的不斷研發(fā)，我國(guó)的船舶制造企業(yè)不斷壯大，海工裝備制造業(yè)快速增長(zhǎng)，新型的水性船舶涂料、高防腐性涂料以及特種涂料等具有較高技術(shù)含量的涂料必將相繼問(wèn)世，但水性船舶涂料作為防腐性能良好、綠色環(huán)保的涂料，必將成為未來(lái)船舶涂料研究的主要方向。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 桂泰江.為船舶提供更堅(jiān)實(shí)的防護(hù)——中國(guó)船舶涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].船舶物資與市場(chǎng)，2015（4）：7-13.

[4] 張清.關(guān)于船舶涂裝設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)管理的現(xiàn)狀分析和改進(jìn)研究[J].環(huán)球市場(chǎng)，2016（18）：274.

[5] 張文毓.水性船舶涂料的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].上海涂料，2015（3）：26-29.