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首页 > 2005-2015年中国海洋环境对材料的腐蚀与污染调查 > 防腐措施

涂料
　　涂料是船舶和海洋工程结构腐蚀控制的首要手段，涂料及涂装费用在造船成本中所占的比例仅次于钢材。海洋涂料主要分为防腐和防污涂料两大类，按防腐对象材质和腐蚀机理的不同，海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料是主要用于船舶、集装箱、海上桥梁和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料；非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。海洋防腐涂料的用量大，每万吨船舶需要使用4~5万升涂料，涂料及其涂装的费用在造船中约占10%~15%的整船成本，然而如果没有有效的涂层防护，船舶的整体将寿命至少缩短一半，代价更加巨大。
 
　　海洋防腐涂料
 
　　海洋防腐领域应用的防腐涂料主要包括：环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、橡胶类防腐涂料、氟树脂防腐涂料、有机硅树脂涂料、聚脲弹性体防腐涂料以及富锌涂料等，其中环氧类防腐涂料所占的市场份额最大，各类涂料具体所占的市场份额见表3.1所示。
 
　　表1 我国重防腐涂料的种类与其市场份额比例
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　　实际上，从涂料具体的使用位置来看，涂料大致可以分为：底漆、中间漆和面漆。其中，底漆主要包括富锌底漆（有机：环氧富锌；无机：硅酸乙酯）、热喷涂铝锌等；中间漆主要有环氧云铁、环氧玻璃鳞片；面漆包括聚氨酯丙烯酸树脂、乙烯树脂等。我国防腐涂料增长率较快，2012年我国涂料总产量达到1270万吨，居世界第一位。
 
　　由于船舶涂料不仅技术要求高，更要求满足5年维修寿命，配套性要好，还需要建立全球售后服务网络，方便维护。我国一般的涂料企业都难以达到这些要求，导致我国涂料企业难以进入船舶涂料的市场竞争中，这是我国海洋涂料几乎全面被国外占领的主要原因。
 
　　随着修造船业的迅速发展，技术水平不断提高，机械化程度日益提高，修造船的周期在缩短，这对船舶涂料的综合性能、表面处理工艺、涂装工艺及设备的要求越来越高。为了满足船东和修造船厂的要求，船舶涂料向着高性能、节能、施工方便、高效、符合环保要求的方向发展，即采用厚浆型、快干、高固体分或无溶剂涂料来达到高效、节能的目的 ;降低涂料中的有机溶剂含量；使用不含铅、铬等重金属的颜料，不使用有机锡、焦油等有害物质来达到环保的要求。
 
　　目前，国内外海洋防腐蚀涂料的发展方向是：环保、节能、省资源、高性能化和功能化，主要集中在以下几方面 :
 
　　（1）低表面处理防锈涂料，不但可以减轻表面处理的压力，避免预处理对环境造成的污染，并可节约大量维修费用；
 
　　（2）无铅无铬化是无公害高性能防锈颜料和填料的发展方向；
 
　　（3）水性无机富锌涂料作为零VOC的环保型水性防腐涂料被广泛应用；
 
　　（4）无溶剂涂料是研究的热点，主要有无溶剂环氧涂料、无溶剂聚脲和聚氨酯涂料；
 
　　（5）纳米粒子的引入可以改善涂料流变性，提高涂层附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能，是重要的发展方向之一；
 
　　（6）超耐候性面漆、氟碳树脂及含氟聚氨酣等改性材料是面漆基料的极佳选择，除用于船壳漆外，还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。目前涂料的国际发展趋势是逐步走向“高固体化、无溶剂化或弱溶剂化、水性化、无重金属化、高性能化、多功能化、低表面处理化、省资源化以及智能化等”目标。
 
　　防污涂料
 
　　海水全浸环境中，船舶和钢桩、平台、管线等移动和固定工程设施都不可避免遭受海洋污损生物附着影响，造成生物污损。船体附着的藤壶等污损生物，能使，船舶航行阻力增加15%,燃油费上升40%~50%.
 
　　传统的防污毒料种类很多，其中无机类包括氧化亚铜（也有其他的铜化合物，如硫氰酸亚铜等），氧化汞（虽有效但污染环境，早已禁用），氯化锌（辅助防污剂）等，有机类包括有机锡化合物（三丁基锡TBT或三苯基锡化合物TPT,已被禁用）、有机氧化合物（DDT,它对藤壶有特效，但DDT太稳定，不易降解，污染环境，已在全世界被禁用）。我国学者利用天然辣素的固有环境友好特性，异噻唑啉酮防污剂的防污活性以及含辣素功能结构树脂（高分子）和丙烯酸锌/铜树脂体系，研发出了环境友好型自抛光防污涂料，在黄渤海、东海、南海3个海区使用，达到12~24个月防污期效，该涂料从技术上打破了国外垄断。近年来，我国学者通过把纳米材料添加到涂料中也表现出良好的耐污性。
 
　　海洋防腐、防污涂料应用与发展
 
　　海洋防腐和防污涂料具有非常重要的市场价值和社会价值，如果远洋船舶没有涂防腐漆，则每年的燃油消耗将至少增加40%,即每年全球将增加约1.2亿吨燃油消费，船舶防腐漆每年为世界船运业节省支出近600亿美元，此外还能减少CO2排放3.84亿吨，减少SO2排放360万吨。为此，各国以及各涂料生产大公司都非常重视对海洋防腐、防污涂料的研究。
 
　　美国 Grace 公司采用离子交换型防锈颜料代替重金属防锈颜料生产的防腐蚀涂料，已用于北海油田平台防腐。北京科技大学从巍巍等人利用纳米填料改性技术制备出机械强度、硬度、附着力高，抗耐老化性和耐候性优异的防腐涂层材料。后勤装备学院的李远利等人研制的液态聚氨酯防腐涂料涂层硬度高达HS（D）80-86,很好的实现了涂层良好的施工性能、耐磨性、耐划伤和耐拖拉性能，充分保证了涂层材料的韧性以及抗阴极剥离性能。
 
　　Heubach公司2008年2季度推出了一种有机硅型无锌防锈颜料，特别适用于要求涂膜厚度较薄的领域，如卷材产品等。Molywhite 公司最新研制的无毒磷钼酸锌钙防锈颜料，其防锈能力超过红丹粉 8~10 倍，但价格较为昂贵。Substrate公司研发的TegaTeknology产品是一种化学嫁接型涂料，主要用于钢铁和金属铝防腐底漆，其选用的特殊嫁接/催化体系能做到对基材进行改性，即使在几乎没有进行表面处理的基材上，该涂料也可与锈渍紧密锚接，而面漆可直接在其表面施工，不需要中间涂层。Follansbee钢铁公司的高性能防腐锡-锌涂料可用于铜金属、不锈钢和碳钢屋顶系统表面，其耐盐雾试验可达17750h以上。
 
　　佐敦（Jotun）公司向市场推出的两个防污涂料新品SeaQuantum和SeaForce,具有非常好的自抛光性能，能大幅度降低船舶的燃油支出，而其最新推出的SeaLion产品属于高性能有机硅型防污涂料，它不含杀菌剂，属于新一代自抛光类产品，市场前景广阔。国际油漆公司（IP）的新一代防污涂料Interleek900是一种不含杀菌剂的氟聚合物型产品，能降低船体的平均表面粗糙度，同时具有杰出的防污功能，而且耐机械损伤性能优异。
 
　　宣伟公司工业和海洋涂料部门新推出的SeaGuard6200产品是一种高固体分（固含量80%）环氧型产品，它不含美国环保署规定的HAPS类有害物质，可用于海上钢结构建筑和远洋船舶，其应用范围包括船体、压载仓、船底、甲板等多个领域，在用于水下部位时可作为防污涂料的底漆，宣伟公司的新型ExpressCoteHCR产品是一种玻璃鳞片型环氧酚醛清漆，适用于钢结构和混凝土保护，应用领域包括石化、污水处理、电力、海洋等，施工24h后即可使用，是100%固体型环氧产品，无VOC,一次施工即可达到50mil使用厚度，边角保持率超过70%.
 

　　ImpactMarketingConsultants完成的咨询报告称，全球海洋用涂料需求量约为4.47亿升，价值大约26亿美元，以船舶涂料为主的我国海洋防腐涂料市场，其需求量以每年30%的速度增长。但我国海洋防腐、防污涂料的开发起步较晚，整体技术水平仍落后于先进国家20~30年。目前我国海洋防腐涂料市场呈现十分激烈的竞争态势，在海洋防腐、防污涂料的船舶涂料领域，全球十大船舶涂料公司在2003年就已全部进驻中国，并建有生产基地，国外大涂料公司的合资或独资企业几乎占领了我国海洋涂料的主要市场，因此，研发海洋具有国际先进水平的防腐涂料将是我国在海洋经济发展道路上的重点方向之一。