我國重防腐涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

芮龔 *，李敏風(fēng)

（1.上海勝星樹脂涂料有限公司，上海 201405；2.上海涂料染料工業(yè)協(xié)會(huì)，上海 200120）

我國重防腐涂料的起步與改革開放基本同步，而且起點(diǎn)較高。近30年來，我國重防腐涂料和涂裝在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的推動(dòng)下進(jìn)入高速成長的黃金期，成為涂料行業(yè)發(fā)展最快、與國際接軌最早、工業(yè)涂料市場(chǎng)附加值最高的品種。

2012年，我國涂料產(chǎn)量達(dá)到1 272 t，其中重防腐涂料達(dá)到163 t，占有12.8%的份額，是國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域中的主要工程材料。本文主要討論我國重防腐涂料的應(yīng)用現(xiàn)況及其在節(jié)能環(huán)保方面的發(fā)展?fàn)顩r。

1 重防腐涂料配套的先進(jìn)性

按照節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀，我國重防腐涂料和涂裝技術(shù)堅(jiān)持戰(zhàn)略性、前沿性和前瞻性的發(fā)展思路，重點(diǎn)發(fā)展了高性能、節(jié)能、功能性重防腐涂料。

1.1 配套先進(jìn)性

1.1.1 鋼結(jié)構(gòu)用重防腐涂料

應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)上的重防腐涂料更新?lián)Q代較快，目前主要配套有兩種：(1)各類富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中層漆+高性能面漆(如丙烯酸聚氨酯、氟碳和聚硅氧烷，下同)，對(duì)照ISO 12944 國際標(biāo)準(zhǔn)，上述配套最大使用壽命為15 a(判定標(biāo)準(zhǔn)：ISO 4628，Ri 3 級(jí)，1%)；(2)電弧噴鋅、鋁、鋁鎂合金等涂層+環(huán)氧類封閉漆+環(huán)氧中層漆+高性能面漆，對(duì)照ISO 14713 國際標(biāo)準(zhǔn)，電弧噴鋅、鋁層加重防腐涂料封閉、配套的復(fù)合涂料層最長有大于20 a 的使用壽命(判定標(biāo)準(zhǔn)：ISO 4628，Ri 3 級(jí)，1%)。

1.1.2 通用底漆

最近幾年，國內(nèi)外重防腐涂料生產(chǎn)廠家為適應(yīng)市場(chǎng)紛紛開發(fā)、研制并批量生產(chǎn)通用底漆──它既是適用于船舶大多數(shù)部位的底漆，又能與絕大多數(shù)類型面漆配套，而且與鋅、鋁(包括電弧噴鋅、鋁)和不銹鋼表面亦有較好的附著力，施工性能良好，無最大涂裝間隔的限制。通用底漆的使用不僅簡(jiǎn)化涂層配套，減少涂料種類，而且便于涂裝管理。目前通用底漆已從船舶擴(kuò)大至軍工產(chǎn)品、化工、鐵道等重防腐行業(yè)，在節(jié)能減排上起到了領(lǐng)頭羊的作用。

1.1.3 混凝土重防腐涂料

我國混凝土重防腐涂料從無到有，發(fā)展迅速。幾年來，已形成先進(jìn)的配套方案，如：(1)封閉漆(環(huán)氧類包括濕固化環(huán)氧、硅烷浸漬劑)+中層漆(環(huán)氧類包括濕固化環(huán)氧)+面漆[環(huán)氧類(水下部位)、聚氨酯類、氟碳類、聚硅氧烷]；(2)底漆(環(huán)氧類、聚氨酯類)+面漆(聚脲)。這些混凝土重防腐涂料及其配套在杭州灣大橋、東海大橋、青島海灣大橋、京津、京滬、三峽水電站混凝土大壩上得到了成功應(yīng)用。

1.2 重防腐涂料的結(jié)構(gòu)組成

不同的行業(yè)使用不同的重防腐涂料，總體來說，我國目前重防腐涂料已適應(yīng)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其結(jié)構(gòu)組成合理。2012年，我國重防腐涂料結(jié)構(gòu)組成見表1。

表1 2012年中國主要重防腐涂料的結(jié)構(gòu)組成Table 1 Structure and composition of main heavy-duty coatings in China in 2012

從表1可見：(1)高性能重防腐涂料占了總量的70%以上；(2)醇酸底、面漆類重防腐涂料在船舶、建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)有一定用量，市場(chǎng)中低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)激烈；(3)化工、水利、船舶行業(yè)還需用一定量氯化橡膠漆。氯化橡膠樹脂需用水相法和非四氯化碳溶劑法生產(chǎn)。

2 高性能重防腐涂料新品種

2.1 船舶涂料國際公約及新規(guī)范

國際海事組織(IMO)制定的“壓載水艙保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)”[MSC.215(82) PSPC-WBT]和“原油油船或油艙保護(hù)性能標(biāo)準(zhǔn)”(PSPC-COT)分別限定在2012年6月和2012年1月1日生效。對(duì)此，IP、JOTUN、PPG等跨國涂料企業(yè)早有應(yīng)對(duì)計(jì)劃，有了相關(guān)船級(jí)社的測(cè)試。我國船舶涂料企業(yè)又一次經(jīng)受考驗(yàn)。國內(nèi)著名的廈門雙瑞、青島海建、浙江魚童、浙江飛鯨、寧波海盾等均通過了相應(yīng)的測(cè)試，取得相關(guān)證書。有些較大車間底漆制造企業(yè)也積極主動(dòng)配合主要涂料制造商，通過相關(guān)測(cè)試。這些應(yīng)對(duì)措施均使我國船舶涂料的制造技術(shù)上了一個(gè)新的臺(tái)階。

2.2 重防腐涂料新品種

近幾年來，我國涂料企業(yè)、科研院所等本著提高重防腐涂料的耐久性以及節(jié)能、環(huán)保的原則，開發(fā)、研制了新型重防腐涂料新品種，有的已批量生產(chǎn)，投放市場(chǎng)。新開發(fā)的重防腐涂料品種、用途及其應(yīng)用廠家見表2。

重防腐涂料品種 用途 應(yīng)用廠家 聚苯胺環(huán)氧涂料,導(dǎo)電性聚苯胺替代富鋅底漆,用于石油儲(chǔ)罐內(nèi)壁 福建信和涂料公司、廣東中山大橋化工等無機(jī)有機(jī)聚合物涂料 重防腐、高韌性、 耐磨、耐溫性 上海市沛朗涂料公司聚天門氡氨基酸酯 低VOC,高固含,快干型底、面兩用漆 阿克蘇諾貝爾、宣偉、北京碧海舟涂料公司耐熱冷噴涂 鋁粉涂料 專用于高溫、腐蝕聯(lián)合作用場(chǎng)合,持續(xù)-165～565 °C 碳鋼、奧氏體不銹鋼管道表面 阿克蘇諾貝爾的 Intertherm 898CSA 高性能、耐高溫納米陶瓷涂料電廠脫硫等裝置、化工廠冷排系統(tǒng) 青島銀圭等廠， 廊坊“中科遠(yuǎn)迪”等第三代 車間底漆 足夠的工序間保護(hù) 能力、耐800 °C 高溫、保證電焊質(zhì)量 船舶工藝所、海盾涂料金剛化工、中涂化工單組分濕固化聚氨酯涂料 高固含量和低VOC 的低表面處理底漆、 用于橋梁、化工廠 鋼結(jié)構(gòu)維修 美國SWD(上海)公司、宣偉公司的Corotha、杭州立達(dá)得涂料公司、IP 涂料公司新型船舶防污涂料線性自拋光防污漆INTER,含氟不沾污涂料INTER IP 涂料公司的 Intercept 8000 LPP Intersleek 1100 SR

2.3 重防腐涂料的涂裝施工性能

施工技術(shù)指標(biāo)是重防腐涂料最重要的技術(shù)指標(biāo)，是涂料生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是國內(nèi)重防腐涂料與國外同類產(chǎn)品的主要差距所在。重防腐涂料涂裝施工性能包括體積固含量、一次噴涂可達(dá)到的干膜厚度、干燥時(shí)間、復(fù)涂間隔、對(duì)表面處理的要求、邊緣覆蓋率等。

以前，國內(nèi)油漆廠所出示的重防腐涂料說明書，很少有關(guān)于涂裝施工的技術(shù)說明。但近年來，行業(yè)中逐步重視這項(xiàng)基礎(chǔ)工作，并取得了較好的效果。如江蘇某廠為大型水利工程研制的壓力輸水管耐磨環(huán)氧涂料，一道無氣噴涂可達(dá)到干膜500 μm 以上，涂層不流掛、不開裂，顯示了良好的施工性能；又如西安某廠研制的改性環(huán)氧涂料，無氣噴涂后在棱角、邊角處涂層覆蓋率可達(dá)到70%左右，達(dá)到了與國外同類產(chǎn)品相同的優(yōu)異性能。

2.4 環(huán)保型重防腐涂料的開發(fā)

2000年以前，氯化橡膠面漆是船舶、集裝箱、鋼結(jié)構(gòu)工程的首選面漆，約占70%的份額。根據(jù)蒙德利爾法規(guī)的有關(guān)規(guī)定，為保護(hù)大氣臭氧層，從2000年起，集裝箱、船舶基本上用丙烯酸外面漆替代氯化橡膠面漆。但我國沒有明文規(guī)定禁用氯化橡膠涂料，因而氯化橡膠涂料在船舶、化工、建筑鋼結(jié)構(gòu)上尚有一定的用量。出于環(huán)?？紤]，必須采用水相法和非四氯化碳溶劑法生產(chǎn)氯化橡膠涂料。在船舶行業(yè)，按IMO 原則，已淘汰了有毒的防污漆，正逐步淘汰含苯芘致癌物質(zhì)的環(huán)氧瀝青涂料，逐步重視可循環(huán)發(fā)展的醇酸涂料的應(yīng)用，加強(qiáng)高固含量、水性醇酸的研發(fā)，通過樹脂改性來提高醇酸的各方面性能。云南昆明中華和西北永新已開展了這方面的工作。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國工業(yè)涂料中有一半為普通型溶劑型涂料，因此，提高重防腐涂料固含量、減少VOC 含量是目前重防腐涂料環(huán)保工作的主攻方向。經(jīng)過幾年的努力，現(xiàn)在重防腐涂料中高固含量及無溶劑涂料的市場(chǎng)份額已增加到44%。2012年，我國重防腐涂料的市場(chǎng)份額如下：無溶劑型涂料3%，高固體分涂料41%，普通溶劑型涂料48%，水溶性涂料8%。

在港珠澳大橋的涂料招投標(biāo)中，就將涂料中的VOC 值作為主要的技術(shù)條件之一，其中，各底漆、面漆中VOC 的限定值為：環(huán)氧富鋅底漆＜350 g/L，環(huán)氧中層漆＜350 g/L，丙烯酸聚氨酯面漆＜420 g/L，氟碳面漆＜420 g/L。而廣州龍穴船廠涂裝技術(shù)人員在涂裝壓載水艙時(shí)，對(duì)不同體積固含量涂料中的VOC 作了詳細(xì)計(jì)算，見表3(壓載水艙面積240 000 m2，理論膜厚2 × 160 μm)。它表明，高固體分涂料可以減少涂料的消耗量、溶劑的揮發(fā)量和涂裝工作量，明確了推廣高固體分含量涂料的環(huán)保意義。

表3 壓水艙涂裝用不同固含量涂料及其對(duì)應(yīng)的VOC 值Table 3 Coatings with different solid contents used for pressure water tank and its corresponding VOC values

無溶劑涂料具有以下優(yōu)勢(shì)：一次成膜厚，適于無氣噴涂，常溫固化，邊緣覆蓋性好，防腐性能優(yōu)異，涂料在施工過程中無溶劑揮發(fā)，從而改善了施工條件，提高了施工安全性和效率。因此，中遠(yuǎn)關(guān)西在當(dāng)前集裝箱廠生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)不能滿足水性集裝箱涂料的技術(shù)要求以及水性涂料成本較高的情況下，推出了Universal系列高固化集裝箱環(huán)氧涂料，它既能保證涂層質(zhì)量，無需改造現(xiàn)有生產(chǎn)線，不增加成本，又能夠大幅降低VOC 的排放量，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的目的。

2.5 無公害高性能防銹顏料的使用

近年來，我國推廣無毒的新型防銹顏料如磷酸鋅、磷酸鈣、三聚磷酸鹽等，以替代有毒的紅丹、鉻酸鹽等防銹顏料，并對(duì)防銹顏料中的鉛、鎘、鉻、汞等重金屬及砷的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。如港珠澳大橋鋼箱梁配套涂料招投標(biāo)時(shí)，對(duì)重金屬離子進(jìn)行了以下限定：鉛(Pb)、鉻(Cr)、汞(Hg)含量均＜1 000 mg/L，鎘(Cd) ＜100 mg/L。

2.6 水性重防腐涂料的開發(fā)與應(yīng)用

與木器、汽車、建筑涂料等相比，重防腐涂料水性化的速度比較緩慢。出于環(huán)保、節(jié)能和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目的，水性重防腐涂料的開發(fā)應(yīng)用有以下亮點(diǎn)：

2.6.1 水性集裝箱涂料的開發(fā)與應(yīng)用

(1) 水性環(huán)氧富鋅底漆+水性環(huán)氧磷酸鋅中層漆+水性丙烯酸面漆的3 涂層配套體系的開發(fā)。近幾年來，赫普、金剛化工、關(guān)西、中涂、麥加等公司都在進(jìn)行水性集裝箱涂料的開發(fā)，所開發(fā)的水性涂料均在中集[中國國際海運(yùn)集裝箱(集團(tuán))股份有限公司]、新華昌(新華昌集團(tuán)有限公司)等試噴成功。深圳維新、北京紅獅的集裝箱水性涂料3 涂層配套也通過了美國K.T.A 實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)認(rèn)可，取得了K.T.A 和F.D.A 證書。上述涂料廠有1 200～5 000 TEU 的使用業(yè)績。

(2) 水性丙烯酸底漆+水性丙烯酸面漆的二涂層配套體系的開發(fā)。從2010年起，美國威士伯涂料公司成功開發(fā)了特殊的水性丙烯酸底面漆，并出資在“大連中集”新建涂裝流水線，已生產(chǎn)集裝箱5 萬TEU。盡管兩涂層適應(yīng)集裝箱涂裝流水線，但對(duì)沒有環(huán)氧富鋅底漆保護(hù)，行業(yè)內(nèi)尚存在意見分歧。

按不完全統(tǒng)計(jì)，我國集裝箱水性涂料的使用量約占集裝箱涂料總用量的10%左右。

2.6.2 水性無機(jī)富鋅底漆

1995年，隨著美國IC531 水性無機(jī)富鋅底漆的引入，國內(nèi)涂料廠就開始了對(duì)水性無機(jī)富鋅底漆的研制、開發(fā)和推廣使用。17 a 來，我國已有50 家工廠能生產(chǎn)水性無機(jī)富鋅底漆。如上海門普萊新材料有限公司、廊坊中科遠(yuǎn)迪、上海船舶工藝所、江蘇蘭陵、江蘇新時(shí)空、江蘇匯昌、大連裕祥、昆明中華、無錫玉邦、寧波大達(dá)等等。其中，以“上海門普萊”的產(chǎn)量最高。這個(gè)單一生產(chǎn)水性富鋅底漆的工廠，2012年銷售金額接近一億元。17 a 來，水性無機(jī)富鋅底漆應(yīng)用到浦東國際機(jī)場(chǎng)、杭州國際機(jī)場(chǎng)、北京大劇院、上海世博會(huì)永久性建筑、徐浦大橋、銅瓦門大橋等大工程，深受“上海寶冶”、“江蘇滬寧鋼機(jī)”、“河北金環(huán)”、“東南網(wǎng)架”等大型鋼結(jié)構(gòu)廠的歡迎。

目前，水性無機(jī)富鋅底漆主要用在兩個(gè)方面。一個(gè)方面是建筑鋼結(jié)構(gòu)。目前，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中有30%～35%的底漆采用水性無機(jī)富鋅底漆。它防腐性能良好，與溶劑型環(huán)氧云鐵中層漆等配套性能也好。可用無氣噴漆法施工，價(jià)格合理。正在施工中的“上海中心”就用到水性無機(jī)富鋅底漆。估計(jì)水性無機(jī)富鋅底漆在建筑鋼結(jié)構(gòu)上的用量達(dá)到1.4 萬t/a。另一個(gè)方面是石化工程中的儲(chǔ)罐內(nèi)壁。水性無機(jī)富鋅底漆不僅具有優(yōu)異的防腐性，而且耐有機(jī)溶劑，具有良好的導(dǎo)靜電性，可用于石化工程中的儲(chǔ)罐內(nèi)壁。2011年至2012年間，用水性底漆的石化工程有：新疆獨(dú)山子原油儲(chǔ)罐(JOTUN 涂料)、燕山石化儲(chǔ)罐(中科遠(yuǎn)迪)、鎮(zhèn)海煉油儲(chǔ)罐(寧波大達(dá))和大連長興島原油儲(chǔ)罐(中遠(yuǎn)關(guān)西)。

2.6.3 水性涂料在橋梁建設(shè)上的應(yīng)用

從2012年起，香港青馬大橋混凝土結(jié)構(gòu)的維修全部采用水性丙烯酸彈性涂料 Noxyde(美國 RUST- OLEUM 公司)，它的VOC 僅為5 g/L，防水、防腐性能優(yōu)異。在膜厚為1 mm 時(shí)，其延展性為200%，可填補(bǔ)水泥上的裂紋。單組分水性丙烯酸涂料底、面兩用，可直接涂覆在舊涂層表面，在彎曲處的覆蓋率可達(dá)到95%～100%。它還可用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的維修，可在帶銹、潮濕的表面上施工。

在哈爾濱松浦大橋和文昌高架橋的水泥柱梁及鋼質(zhì)扶欄上用上了大連振邦涂料公司的全套水性涂料(包括水性氟碳面漆)，該水性涂料防腐性能突出，涂飾表面美觀大方，更主要的是它起到了環(huán)保示范作用。

我國在JT/T 821.4-2011《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料 第4 部分：水性涂料》中，規(guī)定了混凝土結(jié)構(gòu)表面水性氟碳配套涂層體系，見表4。

表4 JT/T 821.4-2011 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水性氟碳配套涂層體系Table 4 Water-based fluorocarbon matching coating system stipulated by JT/T 821.4-2011 standard

3 低表面處理涂料的普及與應(yīng)用

近年來，低表面處理涂料(Surface-tolerant Coating)的節(jié)能、環(huán)保作用得到了充分的重視。目前，國內(nèi)外各涂料公司已開發(fā)了不少高性能的低表面處理重防腐涂料，應(yīng)用在橋梁、電廠、化工廠、污水處理廠等鋼結(jié)構(gòu)的維修，并逐步形成了市場(chǎng)，且在逐步擴(kuò)大之中。2012年，我國低表面處理涂料應(yīng)用的典型案例見表5。

涂料名稱 生產(chǎn)廠家 工程名稱 施工單位IDT 單組分濕固化聚氨酯涂料 溫州立德達(dá) 新安化工廠、揚(yáng)子石化等杭州立德達(dá)涂裝公司SWD 單組分濕固化聚氨酯涂料 上海順諦(SWD)公司 河北正元 化工集團(tuán) 不詳 改性環(huán)氧樹脂漆INTERZONE 954阿克蘇諾貝爾(蘇州)公司 杭州灣大橋鋼管樁 上海申航基礎(chǔ)工程公司無溶劑環(huán)氧涂料EURONAVY ES301L/K 宣偉(上海) 公司 首鋼曹妃甸工程 北京中首涂裝工程公司Noxyde 水性丙烯酸涂料 美國RUST- OLEUM 公司 香港青馬大橋 不詳 RUST-OLEUM9100(改性環(huán)氧、 9800 聚氨酯DTM)美國RUST- OLEUM 公司 上海崇盛大橋 不詳 帶銹防銹漆ZY-D2000(環(huán)氧)山東蔚陽新材料有限公司 欒家口港吊機(jī) 不詳 環(huán)氧帶銹防銹漆底、面兩用ZS-D2001 漆山東蔚陽新材料有限公司 山東金創(chuàng) 有限公司 不詳

從表5可見，低表面處理涂料不僅有環(huán)氧類，而且有聚氨酯類和丙烯酸類。它們可帶銹、帶濕涂裝，也可直接覆涂在各類舊涂層的表面(包括氯化橡膠和丙烯酸涂料)。它們還具備超強(qiáng)的附著力，施工性能優(yōu)良，一次無氣噴漆可達(dá)200 μm 以上，VOC 含量一般小于340 g/L，環(huán)保節(jié)能性十分優(yōu)異。

4 結(jié)語

我國重防腐涂料在節(jié)能、環(huán)保方面雖然取得了很大的發(fā)展，但對(duì)照十二五規(guī)劃的要求，重防腐涂料的發(fā)展仍任重而道遠(yuǎn)。目前，普通溶劑型重防腐涂料仍占一半左右的份額。在國內(nèi)船舶、建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中，由于低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，還在使用醇酸類涂料，其性價(jià)比低且VOC 含量高。而水性重防腐涂料因價(jià)格高、涂裝流水線適應(yīng)性差而使用量低，應(yīng)用范圍狹窄。國產(chǎn)重防腐涂料在環(huán)保、節(jié)能方面與國際品牌產(chǎn)品相比，有較大的距離。在今后，我國重防腐涂料的發(fā)展應(yīng)以高固含量、無溶劑涂料為主攻方向，因地制宜地發(fā)展水性重防腐涂料，擴(kuò)大其使用范圍，尤其是提高其涂裝施工性能，并發(fā)展新穎的低表面處理涂料和底面合一的聚天門冬氨基酸酯等環(huán)保型涂料。只有這樣，才能獲得涂層的耐久性，符合節(jié)能、環(huán)保的要求。