水性防腐涂料在船舶涂裝中的應(yīng)用

謝 波，匡 倩

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，浙江 舟山 316131）

0 引言

船舶涂裝和其他工業(yè)涂裝之間存在著很大的差異，船舶的外形更加龐大，內(nèi)部的構(gòu)造也更為復(fù)雜，在對(duì)船舶進(jìn)行涂裝施工的過程中只能進(jìn)行露天作業(yè)，基于這些因素限制，讓船舶涂裝的要求更加嚴(yán)格；涂裝所用的涂料，也需要選用使用周期更長并且耐腐蝕性更強(qiáng)的涂料，對(duì)涂料配套方案進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是對(duì)船舶進(jìn)行涂層處理的基本要求[1]。隨著國家以及社會(huì)對(duì)自然環(huán)境的重視，涂料行業(yè)也逐漸向環(huán)保方向發(fā)展，尤其是具有現(xiàn)代科技的無溶劑涂料以及水溶性涂料等已經(jīng)成為了涂料行業(yè)發(fā)展的主要內(nèi)容，在不同種類的涂料中，水性涂料以自身的環(huán)保、安全優(yōu)勢，受到了涂料應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及推廣。在船舶涂裝中水性環(huán)氧體系的船舶漆應(yīng)用更加廣泛，在水性涂料當(dāng)中也是具有代表性的水性防腐涂料，但是因?yàn)閲鴥?nèi)的水性環(huán)氧船舶漆還處于生產(chǎn)及應(yīng)用的初期階段，對(duì)國內(nèi)船舶涂裝的需求無法進(jìn)行滿足，從國外進(jìn)口水性環(huán)氧船舶漆的價(jià)格較高，所以國內(nèi)的水性環(huán)氧船舶漆處于一個(gè)極度匱乏的狀態(tài)，并且使用率也較低。對(duì)此，水性環(huán)氧船舶漆的研發(fā)以及持續(xù)發(fā)展，對(duì)于提升國內(nèi)水性涂料的應(yīng)用占比具有重大意義。

1 水性防腐涂料的類別與發(fā)展

水性防腐涂料因結(jié)構(gòu)的不同，有不同類型，主要分為水乳膠型涂料、可稀釋與水中的涂料以及乳液型涂料等多種不同類型，且具有不同的優(yōu)點(diǎn)與特征。

1.1 水乳膠型涂料

水乳膠型涂料的制作相對(duì)較為復(fù)雜，主要原材料是樹脂材料，應(yīng)用乳液聚合原理并且以復(fù)雜的工序制作而成。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，乳液聚合技術(shù)已經(jīng)以全新的概念持續(xù)發(fā)展，其發(fā)展前景與空間也非?？捎^。乳液聚合技術(shù)主要是將均相乳液聚合與異相乳液聚合2種形態(tài)進(jìn)行結(jié)合構(gòu)成的，均相乳液聚合是將一次性乳液聚合完成；異相乳液聚合屬于新的聚合方式，主要是通過分步乳液聚合的方式進(jìn)行完成，此方式雖然屬于新興的方式，但已經(jīng)得到大量的推廣，此類聚合方式從理論上來說，也是核殼結(jié)構(gòu)乳液聚合。雜化乳液聚合起源于20世紀(jì)90年代末，屬于樹脂制備技術(shù)與改性技術(shù)的延展性改良技術(shù)，通過乳液聚合與改性能夠達(dá)到一步完成的效果。應(yīng)用于此類制作工藝中的主要材料是改性樹脂，改性樹脂中主要包括環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂以及聚氨酯樹脂等材料[2]。

1.2 可稀釋于水中的涂料

可稀釋于水中的涂料需要在樹脂溶劑中進(jìn)行溶解后才能與其他的材料或者助劑充分混合均勻，并且需要經(jīng)過染色處理；再應(yīng)用水溶性溶劑將上述溶液經(jīng)過鹽基團(tuán)溶于水中，才能夠進(jìn)行涂裝使用。此類涂料中樹脂材料的種類具有一定的局限性，主要樹脂材料有聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂以及聚酯樹脂等，由這些樹脂材料中的鏈狀分子結(jié)構(gòu)引入親水分子基團(tuán)，讓得到處理后的聚合為能夠更好的和水相互溶解，得到充分溶于水中的涂料。針對(duì)此種能夠充分溶于水中的涂料的特殊性，通常情況下都是將此種材料應(yīng)用在電泳底漆方面，在極少數(shù)的情況下才會(huì)將此種涂料應(yīng)用于氣干性涂料設(shè)備當(dāng)中[3]?？上♂層谒械耐苛贤ǔ６际且院藲そY(jié)構(gòu)進(jìn)行制備，并且此類涂料的酸值相對(duì)較低。在對(duì)此類涂料進(jìn)行制備時(shí)，需要以符合材料要求的樹脂應(yīng)用酸值自由基進(jìn)行作用，才能夠讓接枝和目標(biāo)分子鏈進(jìn)行對(duì)接，通過胺的作用，將其中的酸單體進(jìn)行中和，讓最終形成的聚合物能夠在水中具有較好的分散能力。尤其是核殼結(jié)構(gòu)，能夠最大程度保證材料的穩(wěn)定性，并且能夠?qū)Σ牧现械挠H水基團(tuán)含量起到降低作用，內(nèi)核與外層殼體之間還能夠相互進(jìn)行作用，提升材料的綜合性能。

1.3 乳液型涂料

乳液型涂料主要是利用機(jī)械作用將油溶性聚合物以及乳化劑強(qiáng)制性的進(jìn)行分散，讓此類材料能夠更快的在水中進(jìn)行溶解作用[4]。傳統(tǒng)的制作方式相對(duì)較為保守，乳化劑不會(huì)對(duì)成膜的過程進(jìn)行干預(yù)，以游離狀態(tài)存在于漆膜當(dāng)中，無法將漆膜的耐水作用與防腐作用進(jìn)行發(fā)揮。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展與改善，乳化劑的發(fā)展也在逐漸提升，利用反應(yīng)型乳化劑的作用，將乳液型涂料的耐水性與防腐性大幅度提升。

1.4 水性涂料與溶劑型涂料的比較

早期的水性涂料性能與溶劑型涂料的性能之間有著較大的差別，詳細(xì)見表1。

表1 水性涂料和溶劑型涂料之間的性能對(duì)比

2 水性防腐涂料在船舶涂裝中的應(yīng)用

2.1 船舶涂裝所用涂料的發(fā)展趨勢

現(xiàn)如今，國家對(duì)于環(huán)境保護(hù)越來越重視，對(duì)各個(gè)行業(yè)的環(huán)保要求也有所提高；船舶所用的涂料也在向環(huán)保方向進(jìn)行靠攏并逐步實(shí)現(xiàn)，涂料屬于傳統(tǒng)化工用品中的一種，不可避免的會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成一定程度的污染；隨著涂料制造技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，綠色環(huán)保的船舶涂料逐漸取代傳統(tǒng)的涂料，并且環(huán)保水性涂料也被大量應(yīng)用于船舶涂裝當(dāng)中。環(huán)保型水性防腐涂料已經(jīng)在高端的防腐涂料市場當(dāng)中占據(jù)了主流地位，并且涂料體系逐漸向水性涂料方向發(fā)展[5]。為了將環(huán)保要求貫徹實(shí)施，涂料中所需的色彩顏料也逐漸應(yīng)用環(huán)保型材替代。

2.2 船舶涂裝用的水性涂料現(xiàn)狀與品種

傳統(tǒng)涂料在船舶涂裝施工中具有一定的局限，在船舶艙內(nèi)進(jìn)行施工會(huì)因?yàn)閮?nèi)艙中的空間較小、不利于操作以及通風(fēng)效果較差等因素而受到影響，增加了涂裝施工的難度；并且在使用傳統(tǒng)船舶涂料時(shí)，由于涂料中包含一些易燃物質(zhì)，給艙內(nèi)施工增加了一定程度的危險(xiǎn)性，容易造成起火以及中毒等情況，船舶的內(nèi)艙一般會(huì)采用軟包覆，進(jìn)行軟包覆的材料與絕緣隔熱材料較為粗糙，一般的涂料無法一次性將其全部覆蓋，并且容易對(duì)涂料進(jìn)行大量的吸收，涂料當(dāng)中的溶劑在涂裝施工不當(dāng)時(shí)，還有可能導(dǎo)致出現(xiàn)封閉內(nèi)部基材的情況，完成涂裝施工后，艙內(nèi)會(huì)存在大量的涂料氣味，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)消散，容易對(duì)人體造成一定程度的傷害，嚴(yán)重影響船舶工作人員的日常工作及生活質(zhì)量[6]?，F(xiàn)如今，船舶涂裝較為常用的涂料是水性涂料，使用此類涂料能夠提升涂裝施工的工作效率，并且能夠讓涂裝工作與其他的施工工作進(jìn)行交叉作業(yè)，大幅度地提升了施工效率，水性防腐材料在船舶涂裝的發(fā)展情景較佳。船舶涂裝中的水性防腐涂料的體系較多，其中主要應(yīng)用于船舶涂裝中的涂料體系詳見表2。

表2 用于船舶涂裝中的主要水性涂料種類

溶劑型涂料和水性涂料相比較傳統(tǒng)涂料，在環(huán)保功效的上具有很大程度上的改善；但在涂料市場中銷售的不同種類的水性涂料，其質(zhì)量有著非常大的差別，不同種類的涂料具有不同的特征，只有通過不斷的進(jìn)行研發(fā)，才能更加符合船舶涂裝的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2.3 船舶涂裝用的水性防腐涂料發(fā)展中存在的問題

水性防腐涂料相比其他的涂料更具優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，還存在一些不足，主要有：

圖1 溶劑型涂料與水性涂料的組成對(duì)比

1）船舶涂裝用的水性防腐涂料種類較少。國內(nèi)市場中水性防腐涂料的種類較少，可選性較低，與水性防腐涂料相配套的產(chǎn)品不夠完善。國內(nèi)的船舶涂裝用水性涂料技術(shù)還處于相對(duì)較低的水平，沒能將其作用進(jìn)行最大程度的發(fā)揮，要想發(fā)揮出最大作用，需要對(duì)水性涂料的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，生產(chǎn)出高質(zhì)量、高性能的水性涂料產(chǎn)品。目前國內(nèi)的船舶用水性涂料種類主要以防銹底漆以及面漆為主。

2）水性防腐涂料在涂裝施工過程中的性能問題。水性防腐涂料對(duì)于施工過程中的要求較高，通常只有處于常溫狀態(tài)下才能讓水性防腐涂料的性能正常發(fā)揮作用，若是在低溫狀態(tài)下進(jìn)行涂裝施工，水性防腐涂料受溫度的影響，很難讓涂料迅速發(fā)揮作用，對(duì)涂料的正常性能造成了一定程度的影響，導(dǎo)致水性防腐涂料無法迅速進(jìn)行發(fā)揮，在船舶的表面流動(dòng)，當(dāng)涂料完全凝固之后會(huì)影響船舶表面的美觀性[8-9]。

圖2 涂料的流掛缺陷示意圖

3）水性防腐涂料的功能性還不夠完善。目前國內(nèi)涂料市場中的水性防腐涂料因?yàn)榫哂协h(huán)保特征而受到大量推廣，但是水性涂料的其他性能還處于相對(duì)較弱的狀態(tài)，例如涂料的抗粘污性能較弱，對(duì)船舶表面的美觀性造成了影響。

圖3 液滴在結(jié)構(gòu)表面的濕潤情況示意圖

3 結(jié)語

水性涂料中應(yīng)用的溶劑是水，能降低有機(jī)揮發(fā)物的排放量，涂料制作中應(yīng)用水溶劑更加環(huán)保，符合國家環(huán)保要求，不會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成破壞，對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。水性防腐涂料中所用材料具有一定的特殊性，在船舶涂裝施工時(shí)安全性更高，并且傳統(tǒng)涂料具有易燃易爆的危險(xiǎn)性，而水性涂料因其材料的特殊，不易出現(xiàn)易燃易爆的情況，讓船舶涂裝工作與其他的施工能夠同時(shí)進(jìn)行，整體提升了施工工作的效率以及質(zhì)量。水性防腐涂料的持續(xù)發(fā)展以及完善，會(huì)在船舶涂料行業(yè)中占據(jù)最佳的競爭地位。