 |
塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁(yè) |
|
|
塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁(yè) |
|
從日常用品到國(guó)防尖端產(chǎn)品，涂料的身影無(wú)處不在，它起著重要的防銹、防腐、防污、裝飾、消音、隔熱、防火以及吸波、吸聲、反紅外等特定功能。涂料工業(yè)是一個(gè)與石油化工、高新材料、能源交通、機(jī)械制造等眾多行業(yè)交叉相聯(lián)的技術(shù)行業(yè)體系，也歷來(lái)被視為所在國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要“窗口”。
艦船是一個(gè)由船體、機(jī)電、電子、武備等高科技產(chǎn)品組成的復(fù)合體，艦船的綜合性能直接全面反映了一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展水平。作為艦船主要防護(hù)手段之一的涂料，遍及艦船各個(gè)角落，所以，艦船雖小，但涂料品種齊全，幾乎涉及大部分工業(yè)涂料品種，是涂料工業(yè)水平的縮影和具體表現(xiàn)。
我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，艦船涂料水平與其它發(fā)達(dá)國(guó)家相比，除防銹、防腐、防污三大基本性能外，在施工性能、開(kāi)罐性能、環(huán)保性能、通用性能以及特種功能涂料方面還存在較大差距，研究國(guó)內(nèi)外艦船涂料發(fā)展趨勢(shì)，找出存在的具體差距和努力方向，對(duì)于盡快縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，延長(zhǎng)艦船使用壽命，保障和提高艦船戰(zhàn)斗力，具有重要和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。
1 艦船涂料總體發(fā)展趨勢(shì)
總體而言，艦船涂料也脫離不了整個(gè)世界涂料工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：以“五 E ”為主導(dǎo)方向，即：
高性能 (Excellence of finish)
易施工 (Ease of application)
經(jīng)濟(jì) (Economics)
節(jié)能 (Energy saving)
環(huán)保 (Ecology)
所有涂料的進(jìn)展均圍繞上述幾點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行，在艦船涂料上主要具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.1 防污涂料向無(wú)毒、低毒方向發(fā)展
一直以來(lái)有機(jī)錫防污涂料在使用年限上達(dá)到了 4-5 年的長(zhǎng)效保護(hù)效果，但隨著有機(jī)錫防污涂料在2008 年之前全球范圍內(nèi)禁止使用，防污涂料已經(jīng)開(kāi)始走向低公害和無(wú)公害，目前得到成功應(yīng)用的是無(wú)錫自拋光涂料，年限可達(dá) 3 年。進(jìn)一步的發(fā)展方向以生物避忌劑和底表面張力的防污涂料最有可能達(dá)到無(wú)毒長(zhǎng)效的要求，如日本研制成功了一種以脫水沸石粉和電解銅粉為防污劑的新型防污漆，而有機(jī)硅改性環(huán)氧、氨基烷基硅烷、氟多醇聚氨酯等底表面張力防污涂料研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展，如美國(guó)研制的涂在環(huán)氧底漆上的有機(jī)硅彈性體防污涂料，當(dāng)船速大于 30 節(jié)時(shí)，可沖去附著海生物，已達(dá)到 3 年以上防污水平，該技術(shù)目前主要用于小船，如果能與水下刮船器配合使用，也可用于各種船舶。此外還有導(dǎo)電防污涂料，利用電解產(chǎn)生局部酸性環(huán)境防污，但由于需要外加電流和導(dǎo)電涂層，在船底使用時(shí)可能產(chǎn)生意外的加速腐蝕，目前僅用于局部固定設(shè)施，如發(fā)電廠排水口等處。
1.2 防銹涂料向重防腐、環(huán)保、低表面處理要求方向發(fā)展
1.2.1 重防腐涂料
所謂重防腐涂料 (Heave-duty Coating) 是指在嚴(yán)酷環(huán)境中比常規(guī)涂料有更長(zhǎng)保護(hù)期的防腐涂料，具有厚膜、高固體份、雙組分等特征。重防腐是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及使用環(huán)境、材料選擇、配套設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制等各方面，且根據(jù)使用環(huán)境和維修難易程度，對(duì)不同的使用對(duì)象，有不同的使用年限要求，如電視塔和大型橋梁一般要求 20 年，輸油管線要求 10-20 年，船舶及酸、堿、溶劑等場(chǎng)合要求 5-10 年，普通鋼結(jié)構(gòu) 5 年以上。
重防腐涂料一般通常由底漆、中間漆和面漆組成，由于通常面漆的壽命遠(yuǎn)不及防銹漆，所以底漆的性能尤其重要，無(wú)機(jī)富鋅涂料是公認(rèn)的重防腐涂料用底漆。此外，熱噴涂（鋁、鋅、陶瓷）涂層在很多場(chǎng)合可以比富鋅涂料更有效，新型涂裝設(shè)備如無(wú)溶劑雙組分涂料噴涂技術(shù)為重防腐涂料的使用提供了更好的技術(shù)保障。目前重防腐涂料體系的問(wèn)題是缺乏長(zhǎng)效的實(shí)際使用數(shù)據(jù)支持，沒(méi)有有效的加速測(cè)試方法。
在涂層上通常存在在微孔，主要有兩大類，分子空隙產(chǎn)生的 10 -5 -10 -7 cm 空隙，溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的 10 -2 -10 -4 cm 空隙，溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的空隙是水汽、鹽霧等腐蝕產(chǎn)物滲入的主要通道，在這方面，鱗片涂料有很好的阻擋效果，從而成為重防腐涂料底漆的重要選擇，涂料中的鱗片材料主要有片狀的云母、云母氧化鐵、石墨、鋅、不銹鋼和玻璃鱗片，片狀云母、云母氧化鐵、石墨等由于價(jià)格便宜，在船舶防銹涂料中得到大量應(yīng)用，而玻璃鱗片的厚度為 2-5 μ，粒徑在 150 μ（ 100 目）以下，在一層涂層中可以同時(shí)形成幾十層阻擋層，但價(jià)格較貴，在橋梁等建筑中最為常用。隨著對(duì)艦船涂料更長(zhǎng)效的要求，玻璃鱗片類型的重防腐涂料將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。
1.2.3 成熟的船舶長(zhǎng)效涂料
目前就艦船涂料而言，無(wú)機(jī)富鋅底漆 + 環(huán)氧中間層 + 脂肪族聚氨酯面漆性能最好，其次為無(wú)機(jī)富鋅底漆 + 環(huán)氧中間層 + 乙烯類面漆，雙組分環(huán)氧底漆 + 有機(jī)硅改性醇酸也可用于一般場(chǎng)合，在修船中，由于無(wú)機(jī)富鋅涂料有嚴(yán)格的表面處理要求，所以采用有機(jī)富鋅涂料作底漆或直接使用雙組分環(huán)氧底漆可以取得很好的使用效果。
1.2.4 氟涂料
由于氟原子體積比氫原子大，氟碳健的健能比碳碳健高得多，所以含氟涂料具有比普通有機(jī)涂料更好的耐熱、防腐、耐候和不粘性能，面世以來(lái)，得到了廣泛的應(yīng)用，最初氟涂料是用于餐具作為不粘涂層的聚四氟乙烯（ PTFE ）粉末，需要在 360-380 ℃下烘烤 15-30 分鐘，施工困難，隨后出現(xiàn)了以乙烯、丙烯、烷基醚和氟氯乙烯的共聚物，烘烤溫度逐漸降至 250-260 ℃，但應(yīng)用范圍仍局限在小型產(chǎn)品上，隨著氟乙烯乙烯基醚（ FEVE ）樹脂的出現(xiàn)，用異氰酸酯固化劑實(shí)現(xiàn)了常溫（或烘烤）固化，大大拓寬了其應(yīng)用范圍，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)使用的常溫固化型氟涂料，主要作為長(zhǎng)效防腐和耐候涂料使用。另一種常溫固化氟涂料為水溶型的，可以用水性氨基樹脂作交聯(lián)劑。當(dāng)然，聚四氟乙烯改性以后，性能已經(jīng)有相當(dāng)程度的下降。目前氟涂料價(jià)格較高，尚未在船舶上得到廣泛應(yīng)用。而采用高質(zhì)點(diǎn)復(fù)合破碎技術(shù)將顆粒狀聚四氟乙烯粉碎成納米級(jí)微粒的同時(shí)與普通溶劑形成膠狀物，將其與其它樹脂混合可以制成不同含氟量的涂料，初步試驗(yàn)證明，該涂膜具有聚四氟乙烯光滑不粘的特性和優(yōu)良的防銹、防腐和防污性能，且價(jià)格相對(duì)低廉，有望成為新一代多用途氟涂料。
1.2.5 低表面處理要求涂料
重防腐涂料等長(zhǎng)效防銹底漆通常要求嚴(yán)格的表面處理，而在實(shí)際使用中，尤其是在修理行業(yè)，面對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小、施工條件限制及不同原始表面狀況等因素，難以實(shí)施和達(dá)到所要求的表面處理標(biāo)準(zhǔn)，所以國(guó)際上開(kāi)始出現(xiàn)只需除去鐵銹、油脂及污物的高性能低表面處理要求底漆，如日本中國(guó)涂料公司的 BISMAX 環(huán)氧瀝青底漆等。海軍艦船裝備技術(shù)研究所也研制出了具有高性能環(huán)氧涂料特征的“ H2000 帶濕帶銹涂裝底漆”和“帶油涂裝底漆”，目的性明確，不但降低了表面處理要求，而且防銹性能也達(dá)到了現(xiàn)有長(zhǎng)效環(huán)氧涂料的水平。
1.2.6 通用防銹涂料
由于船舶各部位所處環(huán)境各異，其涂料配套各不相同，但對(duì)防銹底漆的要求可以是一致的，為了簡(jiǎn)化配套、施工和管理程序，提出了防銹漆盡可能通用的要求，目前國(guó)外或合資廠家，一般都有通用底漆，如 IP 公司的 Interturf262 ，而國(guó)內(nèi)廠家產(chǎn)品通用性較差。 1.2.7 維修中間涂料
由于長(zhǎng)效防銹涂料的出現(xiàn)，底漆與面漆壽命不同，帶來(lái)了舊底漆與新面漆的涂裝問(wèn)題，為了保留底漆的作用，除了采用輕度噴砂和打磨除去面漆和打毛表面的處理外，更需要一種能與硬質(zhì)、光滑、不溶的涂層表面可以良好結(jié)合的中間漆，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種專用漆，暫時(shí)用單組分揮發(fā)型涂料，如氯化橡膠防銹漆代替。特別是高性能氟涂料的出現(xiàn)，使得該類涂料更加迫切。
1.2.8 無(wú)鉛鉻防銹涂料
紅丹、鋅鉻黃是防銹性能最好的顏料和緩蝕劑、銹轉(zhuǎn)化劑，目前仍大量用于船舶防銹漆中，但由于鉛、鉻對(duì)人體危害極大并污染環(huán)境，某些國(guó)家已經(jīng)禁止使用。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的磷酸鋅 / 氧化鋅、聚磷酸鋁和鍶黃已基本上達(dá)到了紅丹和鋅鉻黃的作用和性能，而新一代的防銹顏料也在不斷出現(xiàn)，不含鉛鉻的防銹涂料已經(jīng)可以取代紅丹和鋅鉻黃防銹漆，所以，海軍應(yīng)該首先立法禁止該類涂料的使用。
1.3 液艙涂料向淺色、高固體份、無(wú)溶劑方向發(fā)展。
1.3.1 淺色液艙涂料
液艙包括水艙、油艙、污水艙、壓載水艙、電瓶艙等，目前采用的涂料主要是環(huán)氧瀝青和環(huán)氧涂料，除飲水艙漆外，大多是深紅、暗黑的，雖然防腐性能能達(dá)到要求，但由于深顏色的涂膜在照明條件有限的艙室難以發(fā)現(xiàn)其缺陷和使用后的狀況，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始使用淺色涂料，原環(huán)氧瀝青涂料中含有致癌物的瀝青被石油衍生烴（如石油樹脂）取代或直接使用淺色的環(huán)氧涂料。
1.3.2 高固體份和無(wú)溶劑涂料
由于艦船艙室狹小，空氣難以流通，因而對(duì)涂料的有機(jī)溶劑揮發(fā)含量和毒性限制有更高的要求，高固體份涂料應(yīng)該完全取代目前使用的溶劑型涂料，并逐漸向無(wú)溶劑涂料方向靠近。高固體份涂料指重量固體份大于 80% 、體積固體份大于 60% 的涂料，主要是采用雙組分依賴低黏度樹脂配制，目前技術(shù)是成熟的，性能相當(dāng)好。而無(wú)溶劑涂料除了要采用雙組分依賴低黏度樹脂外，還需要采用活性或非活性稀釋劑，其結(jié)果是給涂膜帶來(lái)了相對(duì)的小分子結(jié)構(gòu)，影響了涂膜的性能。此外，目前無(wú)溶劑涂料黏度較大，在施工上需要采用專用噴涂設(shè)備，通常不宜手工刷涂。雖然無(wú)溶劑涂料在性能上比溶劑型涂料差一些，但因?yàn)槠洳缓袡C(jī)溶劑的環(huán)保特征，所以應(yīng)大力推進(jìn)該類涂料的使用進(jìn)程。
1.3.3 改性環(huán)氧涂料
在各種涂料中，環(huán)氧樹脂具有突出的附著力和耐蝕性能，而且通過(guò)改變顏填料和固化劑等手段，可以制成多種多樣、性能各異的涂料品種，一直世界上使用最廣泛、最為重要的防腐涂料品種，在我國(guó)涂料用樹脂的生產(chǎn)中，環(huán)氧樹脂的品種最多、性能最穩(wěn)定，約 40% 的環(huán)氧樹脂被用于制造涂料。環(huán)氧樹脂在紫外線下會(huì)發(fā)生粉化，一般不作為戶外面漆使用，但其粉化的速度很慢，如果不考慮外觀，單從保護(hù)基材的角度看，仍然可以使用，尤其是酯環(huán)族環(huán)氧樹脂具有較好的耐侯性能。
此外，純環(huán)氧樹脂脆性較大，一般在環(huán)氧中添加增韌劑，如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、氯化石蠟等，在使用一年左右，增韌劑揮發(fā)，涂膜脆性急劇增大，在機(jī)械沖擊下會(huì)發(fā)生脫層等弊病，所以，目前一般用柔性樹脂對(duì)環(huán)氧進(jìn)行改性，稱為改性環(huán)氧樹脂和改性環(huán)氧涂料，低黏度聚硫橡膠是一種柔性樹脂，而且具有良好的耐蝕性能，與環(huán)氧樹脂反應(yīng)或冷拼都可以起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的良好效果，是一種性能優(yōu)異的改性環(huán)氧涂料。目前船舶通用防銹漆應(yīng)采用改性環(huán)氧涂料取代。
1.4 船殼涂料向按性價(jià)比更合理和多功能方向發(fā)展
現(xiàn)有船殼漆，按性能和價(jià)格依次分為丙烯酸聚氨酯、丙烯酸改性高氯乙烯、氯化橡膠、有機(jī)硅改性醇酸、醇酸，在上述船殼漆中，由于在生產(chǎn)氯化橡膠過(guò)程中會(huì)釋放大量有害人體和環(huán)境的氣體，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)不在生產(chǎn)該樹脂，將被不污染環(huán)境的高氯乙烯和聚醚樹脂取代。