水性防腐涂料在船舶涂裝中的應用

劉學棟 張策 徐康生

摘 要：涂料是船舶制造過程中必須使用的涂料，對船舶質量具有很大意義。但是由于傳統(tǒng)工業(yè)涂料在施工含有大量的有機溶劑，進行施工和干燥處理時，大量有機溶劑不斷揮發(fā)，產(chǎn)生了大量的資源浪費和環(huán)境污染問題，嚴重時還會對人們的身體健康造成影響。本文主要從水性防腐涂料在船舶涂裝中的應用進行分析，希望可以給相關研究人員提供參考。

關鍵詞：水性；防腐涂料；船舶涂裝

船舶行業(yè)是組成我國國民經(jīng)濟中最重要的組成部分，是經(jīng)濟發(fā)展主要產(chǎn)業(yè)。近年來在資源短缺的影響下，人們的環(huán)保意識不斷增強，涂料行業(yè)也開始向環(huán)保和節(jié)約資源方向發(fā)展。西方許多家使用的水性涂料量較大，但我國使用此種涂料的起步時間較晚，還在進步和發(fā)展。

一、水性防腐涂料的種類、發(fā)展以及其他溶劑型涂料的對比

1.水性涂料的分類和發(fā)展

（1）水可稀釋型涂料。此種涂料用樹脂在水中是不溶解的，但其含有的分子質量較低、可用胺中和羧酸基團相對分支質量低，樹脂成為水溶解的高固體溶液，顏色和其他助劑也可以溶解，可以借助水溶性和鹽基團親水而溶于水。很多樹脂、聚酯樹脂以及環(huán)氧樹脂等都可在樹脂分子鏈上，以特定親水基團獲得水稀釋涂料使用樹脂。該體系中，酸值較高或親水性基團較多的樹脂都可以應用到浸涂和烘漆中。

利用核-殼結構可以得到酸性值較低的水可稀釋樹脂，首先，選取符合要求的樹脂，然后利用自由基聚合方法將預定酸值的丙烯酸酯類單體接到目標分子中，經(jīng)過一系列反應后，樹脂自動溶解到水中。此種利用核殼形成的樹脂，經(jīng)常被人們用作親水殼層和疏水核層，可以作為自干涂料和制備烘漆使用。

（2）乳液型涂料。乳液型樹脂是油溶解性聚合物利用機械力分散到水中形成。之前使用的乳化劑不參與成膜，只游離在漆膜中，會對漆膜防腐和耐水等性能產(chǎn)生影響。近期乳化劑技術得到了很大進步，可以借助聚合型乳化劑提升產(chǎn)品的防腐性和耐水性。此類涂料主要有醇化酸涂料和水乳型環(huán)氧涂料。

（3）水乳膠型涂料。該種涂料是一種借助乳液聚合制備形成的，現(xiàn)在乳液聚合技術已經(jīng)取得了較快發(fā)展，開始應用到建筑和工業(yè)防護等領域，可以將其劃分為均相乳液聚合和異相乳液聚合。前者是步法形成的乳液聚合；后者是近幾年發(fā)展形成的方法。丙烯酸酯乳膠涂料苯乙烯-丙烯酸酯涂料及其改性產(chǎn)品是此類涂料的主要組成部分。

雜化乳聚合是一種對樹脂制備和改性技術，主要讓改性樹脂溶解到丙烯酸單體中，經(jīng)過預乳化得到微乳液，然后再利用聚合技術得到膜性能穩(wěn)定的聚合物膠乳。此種膠乳聚合了丙烯酸樹脂和改性樹脂的優(yōu)點，提升了其綜合性能。

2.水性涂料分類和同類比較

早期水性涂料在性能和溶劑型涂料具有很大差別，具體性能比較如下表1所示。

二、水性防腐涂料在我國船舶涂裝中的應用

1.船舶涂料的發(fā)展趨勢

在資源短缺的影響下，國家環(huán)保法規(guī)中指出，必須推動船舶涂料向環(huán)保和節(jié)省資源的方向發(fā)展。雖然從現(xiàn)階段船舶涂料的發(fā)展趨勢來看，我國船舶制造依然以防腐涂料為主，而且在很長一段時間內會占據(jù)市場，但是在環(huán)保船舶涂料的發(fā)展下，傳統(tǒng)涂料將逐漸被新型涂料所取代。除了涂料體系向高固體分涂料和無溶劑涂料發(fā)展外，顏填料還要順應環(huán)保發(fā)展要求，防銹顏料中添加的紅丹和絡酸鹽等物質逐漸被新型產(chǎn)品替代。

2.我國水性船舶涂料發(fā)展現(xiàn)狀和品種

在20世界90年代，世界公司JOTUN、KCC等開始進入中國。歐美等國家對環(huán)境保護非常重視，促進了船舶涂料的發(fā)展，水性船舶涂料產(chǎn)品具有很好的應用前景。滬東造船廠在80年代給香港環(huán)球制造的船舶就使用外資公司生產(chǎn)的水性醇酸面漆。除了很多外國公司在我國合資廠外，國內很多生產(chǎn)家也開始使用水性船舶防腐涂料，但對耐腐蝕要求嚴格的生活艙、機艙等部位還沒有實行水性涂料。

由于船艙內空間較小，通風不通暢、很多船艙設備都有發(fā)生火災的可能，尤其是采用絕緣層軟包覆施工中，很多絕緣材料都是內部空隙較多，吸收涂料量大，容易造成有機溶封閉在多孔中，導致船艙內部異味較大，影響了船艙工作人員的身體健康。水性材料涂料的使用，可以實現(xiàn)涂料施工和其他作業(yè)交替進展，提高了造船效率，改善了船艙環(huán)境，而且對其他要求較低。

與傳統(tǒng)涂料相比，水性防腐涂料取得了很大進步，但是市場上水性涂料種類較多，所以相關研究人員開始對涂料生產(chǎn)廠家進行了研究。由于水性涂料測試標準較苛刻，所以只有極少數(shù)生產(chǎn)廠家通過生產(chǎn)毒性要求。測試按照艦船用非《金屬材料毒性評價規(guī)程》進展，測試時將樣板按照一定比例放在在恒溫恒濕密閉箱中，定期度樣板釋放濃度進行檢測，最后還要對漆膜燃燒后延期進行小白素毒性試驗。毒性試驗超過30小時的可以做內船艙涂裝；通過60小時可以做常規(guī)內艙涂裝；通過90小時可以作核潛艙在內各種船艙涂裝。

3.水性船艙防腐涂料發(fā)展中的問題

（1）產(chǎn)品種類少，產(chǎn)品性能還要不斷完善。我國水性船舶防腐涂料起步較晚，產(chǎn)品只有防銹底漆和面漆幾種類型。

（2）施工性能。低溫施工性有待提升。與傳統(tǒng)溶劑相比，水蒸發(fā)較快，水涂料會揮發(fā)，只有在低溫潮濕狀況下生產(chǎn)，才能減少材料浪費，避免涂料流淌。

（3）提高水性船舶涂料功能和性價比。水性船舶涂料的主要優(yōu)勢是安全可靠，如果使用功能不全，將會影響推廣，所以必須提升性能，從涂料抗結露、船殼熱反射和隔熱等方面進行研究。

三、結語

水性涂料具有使用安全和環(huán)境友好等特點，已經(jīng)成為船舶行業(yè)發(fā)展的主要材料，減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境和資源利用的協(xié)同發(fā)展。由于水性涂料具有不宜燃燒、爆炸等特點，減少不安全隱患，同時還可以與其他涂料同時應用，提升了船舶制造效率，在未來發(fā)展中將得到更廣的應用。

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