水性防腐涂料在船舶涂装中的应用探析

孔德成，魏 杨

（江南造船（集团）有限责任公司，上海 200032）

0 引言

船舶涂装与其他钢铁制造业涂装存在典型差异，主要基于其外形庞大、结构复杂且基本是露天作业，使得船舶涂装要求更为严格，在涂料选择上，必须使用生命周期长且耐腐蚀的涂料，涂料配套方案的科学设计是进行船舶涂层处理的基本。国内外经验表明，水性环氧船舶漆在船舶涂层应用较广，是极具代表性的水性防腐涂料，但我国水性环氧船舶漆才刚开始生产和应用，无法满足我国船舶涂层的需要，加上国外进口价格高昂，水性环氧船舶漆在我国处于极度空缺状态，其使用率不足1%。开发和研究水性环氧船舶漆，提高我国船舶涂层水性占比具有重要意义。

1 水性防腐涂料的分类和发展

1.1 水乳胶型涂料

水乳胶型涂料主要原料为树脂，利用乳液聚合原理通过复杂工序制作完成。乳液聚合技术在行业中有广泛利用，除了船舶行业，还有建筑、工业防护行业等都有不错的作用，在其逐渐发现运用中，产生了诸多衍生产品。乳液聚合技术有均相和异相2 种表现形式，均相乳液聚合常用材料为一次性乳液聚合；异相乳液聚合通过分步乳液聚合，也称核壳结构乳液聚合，是后续经推广使用的全新方法。20 世纪90 年代末期发现产生了杂化乳液聚合，通过树脂制备改良而来，环氧树脂、聚氨酯树脂等都是这类工艺的典型产品[1]。

1.2 水可稀释型涂料

这类涂料需要溶解在树脂溶剂中才能与其它材料或者助剂混合均匀，并且进行染色处理。然后利用水溶性溶剂将上述溶液通过盐基团融入到水中，以达到涂装的目的。这类树脂材料种类比较有限，主要有聚氨酯树脂、聚酯树脂以及环氧树脂等，通过在它们链状分子结构中引入某些亲水分子基团，使得处理后的聚合物可以与水很好的互溶，从而得到能够很好融入到水中的涂料。考虑到这种可溶于水的涂料特殊性质，一般情况都将其应用到电泳底漆方面，极少在气干性涂料设备上使用。水可稀释型涂料大多是通过核壳结构来制备，并且其酸值非常低。这类涂料在制备时，需要将符合制备要求的树脂利用酸值单体自由基的作用，促使接枝可以与目标分子链对接，然后在胺作用下，将酸单体中和，形成的聚合物可以在水中具备很好的分散能力。特别是这种核壳结构，不仅可以保证材料的稳定性，还可以大量减少材料亲水基团的含量，同时内核和外层壳体之间还能相互作用，提高材料综合性能。

1.3 乳液型涂料

这种涂料通过将油溶性聚合物进行乳化后得到，利用外加强制力将乳化剂与聚合物进行分散，促使其能够在水中快速溶解。长期以来，这种制作方法偏于保守，乳化剂处于游离状态，并不与聚合物一起成膜，这种制备手段会导致涂料的防腐与防水效果较差。但随着新工艺发展，乳化技术取得新突破，制备出的涂料性能得到大幅度改良。

2 水性防腐涂料在我国船舶涂装中的应用

2.1 船舶涂料发展趋势

近年来，国家对环保要求越来越高，建立资源节约型社会，实现可持续发展。船舶涂料也开始向环保方面推进，涂料作为传统化工产品，不可避免地会产生一定的环境污染，但是随着新技术应用，船舶绿色环保涂料逐渐取代了低固含量涂料，并且我国东南沿海地区开始大量使用环保水性防腐涂料。尤其是在高端防腐涂料市场，绿色环保防腐型船舶涂料已经是主流产品，并且整个涂料体系开始向水性涂料方向发展[2]。为了顺应环保要求，涂料相关的颜料也开始被一些环保型材料替代。

2.2 目前我国水性船舶涂料现状和主要品种

国外对于环保型涂料应用要早于国内，欧美一些发达国家跨国公司已经积累大量的技术，开发出多种水性船舶防腐涂料产品。我国直到20世纪80年代开始接触到水性防腐涂料，但主要是购买国外产品。目前来看，大量使用水性防腐船舶涂料的企业主要是一些合资厂，国内厂家很少使用水性涂料。整体来看，水性防腐船舶涂料主要在对防腐要求不太高的船舶内舱中，特别是机舱和生活区域，对耐腐蚀要求较高的部位，如压载舱等区域，基本上不使用水性涂料。考虑到船舶空间限制，船员在船舶中通常处于较为狭小和封闭环境中，并且操作空间较小，在涂装施工中一旦发生火灾，会导致重大损失。另外，涂料还会被船舱内的绝缘和包覆布等材料吸收，并将其封闭在孔隙中，造成船舱内长时间释放涂料气体，影响到船员正常生活，并且对船员身体造成威胁。而水性防腐涂料施工简单，还能与其他施工阶段同时进行，大幅度提高造船效率。并且当前水性防腐涂料产品均为环保型，对施工人员和船员工作环境有很大改善，而且内舱区域对防腐涂料要求相对其他区域要低[3]。因此，水性防腐船舶涂料具有非常好的应用前景。经过多年的发展应用，目前国内应用在船舶防腐方面的水性涂料有多种体系，根据调查分析，当前主要存在的几种水性船舶涂料体系如表1 所示。

表1 国内主要的水性船舶涂料种类

尽管溶剂型与水性涂料相比于传统涂料在环保上有很大的改善，然而国内市场上销售的各类水性涂料质量千差万别，对于海军这种高要求，极少有产品能够满足应用要求。为此，多数企业开始技术攻关，对海军需求的水性防腐涂料进行研究，但在实际测试中，总是不能达到检测目标，特别是甲醛浓度不能高于1.0×10-5。所以，只有极少量的企业能够制备出满足试验要求的水性防腐涂料[4]。

2.3 水性船舶防腐涂料发展存在的主要问题

1）产品种类少。我国水性防腐涂料目前种类不够齐全，可选择的余地很小，另外缺乏完善的与之配套的产品，而且产品总体来说还处于极其不稳定的状态，不时会出现各种状况，我国水性船舶涂料技术水平还较低，要真正最大程度发挥其作用，必须加强技术创新，以高品质为核心，生产技术过关的高性能产品[5]。目前我国水性船舶防腐涂料种类多半为防锈底漆和面漆。

2）施工性能问题。我国水性防腐涂料施工要求较高，一般只有在常温状态下其产品性能才能正常发挥，如遇低温施工，防腐涂料受温度影响难以快速挥发，影响其正常性能，使得涂料因不能快速挥发而在船舶表面流动，继而凝固后影响表面美观度。

3）功能性还不足。我国水性防腐涂料因其环保特性而大受欢迎，但是其他性能还处于明显不足的状态，譬如抗沾污性不强，表观极易受影响；不抗结露；防霉性能差等。

3 结语

水性涂料的溶剂是水，由此改变了以往涂料需大量使用石油资源的境况，也减少了有机挥发物的排放，水溶剂低碳环保，符合当今可持续发展的要求，有利于环境、生态保护，具有非常重要的现实意义。水性涂料因其材料特性，施工较为安全，改变了以往易燃易爆的局面，使得多项施工可同步进行，提高了施工效率和质量。水性涂料的发展完善，必将为其在船舶涂装行业赢得优势性竞争地位。