我国船壳漆的发展概况

我国船壳漆的发展概况

王 晓1 雷 剑2 郭年华1 靳 钊1
(1. 海洋化工研究院,山东青岛 266071 ;2 青岛科技大学,266042)

船壳漆是指涂于船壳外板满载水线以上部位的具有装饰保护作用的涂料。因船壳外板易受到强烈变化的海洋气候影响,所以对船壳漆的性能要求比较苛刻,一般需要具备以下特性:耐大气曝晒;耐浪花泼溅;耐海洋大气腐蚀;良好的耐水性和附着力;必须有足够的柔韧性,以适应船体钢板因气温变化而产生的伸缩。根据成膜树脂的不同,船壳漆可分为醇酸类船壳漆、氯化橡胶类船壳漆、环氧类船壳漆、丙烯酸类船壳漆、聚氨酯类船壳漆和氟碳类船壳漆等。每类船壳漆都有其特有的性能和优势,同时也具有自身的不足,应用于各种不同的领域。

1 醇酸类船壳漆
醇酸类船壳漆的特点是技术成熟,价格低,光泽度好,漆膜的性能稳定,涂装工艺成熟,适用于维修频繁的交通艇等小型舰艇。醇酸类船壳漆的使用寿命短,耐候性差,耐大气曝晒、耐水性、附着力和柔韧性差,保护期不长,且耐沾污性较差,不适合在军舰上使用。
为了提高醇酸类船壳漆的性能,出现了多种改性涂料产品,主要有氯化橡胶改性醇酸船壳漆、酚醛改性醇酸船壳漆、丙烯酸改性醇酸船壳漆、有机硅改性醇酸船壳漆等。其中氯化橡胶改性醇酸船壳漆的使用最广,其特点是:可在低温下施工,层间附着力好,但是溶剂气味大,必须与环氧富锌、无机富锌或氯化橡胶底漆配套使用。酚醛改性醇酸船壳漆的特点是:快干,附着力稍好,但是成本较高,易变色粉化,抗水性差。丙烯酸改性醇酸船壳漆的特点:具有优异的保光保色性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性、快干、高硬度等,既保留了醇酸树脂丰满度好、容易施工的特点,又具备热塑性丙烯酸树脂快干的特性,且成本较低,性价比高。有机硅改性醇酸船壳漆的特点:在耐沾污性、耐候性等方面都得到很大提高,使用寿命中等,用于经常接受检阅、出访的舰船,以便进行经常性刷涂,保持崭新的舰容舰貌。该漆在价格上略有提高,但是综合成本还是得到军队和日常船只的接受,目前在海军舰船中占有一定的市场。

2 氯化橡胶类船壳漆
氯化橡胶类船壳漆的优点是:快干、具有良好的耐大气曝晒、耐水性、耐浪花泼溅、耐海洋气候性,对底漆或原来旧漆的附着力好,施工不受气温限制,能在-20~+50℃使用,层间附着力好,漆膜坚韧耐磨。氯化橡胶类船壳漆的缺点是:光泽低,装饰性差,固含量低,易沾灰尘,复涂后短时间内美观度较差,对基材的附着力差。由于在生产氯化橡胶的过程中会释放大量有害人体和环境的气体,一些发达国家已经不再生产氯化橡胶树脂[1]。另外,氯化橡胶类船壳漆的抗锈斑污损性能差,为保证舰容整洁、美观,需要花很多时间对涂层进行维护,工作量很大。美国海军每年仅在对船壳和干舷涂层的维护保养方面,就大约需要306 000 个舰员工作日,由此可见具有良好耐沾污性的船壳漆对于海军舰船的重要性[2]。我军现用船壳漆以氯化橡胶类船壳漆为主,我国船舶漆用的氯化橡胶占氯化橡胶总耗量的42% 以上。目前,我国氯化橡胶船舶漆的主要生产厂家有关西涂料(上海)有限公司、深圳海虹涂料公司、上海国际油漆有限公司、大连油漆厂、烟台船舶涂料股份有限公司等,总年产量约10 万t[1]。

为了提高氯化橡胶类船壳漆的性能,利用丙烯酸改性氯化橡胶,提高其光泽和装饰效果,同时降低对环境的污染,并开发环保型高氯乙烯和氯醚树脂取代传统意义上的氯化橡胶。我国已开发了XB2216 改性高氯化聚乙烯(HCPE)船壳漆。经室内对比实验和实船涂装应用试验证明:该改性HCPE 船壳漆具有良好的性价比[3],作为船壳漆使用,具有极好的耐老化性、耐盐雾性、耐水性、耐稀酸性,耐化学烟雾性和干湿交替性,漆膜坚硬,附着力强;在涂装方面,施工方便,涂装不受季节限制,可低温固化,无最长涂装施工间隔要求,重涂性好。丙烯酸改性高氯化聚乙烯船壳漆的施工性能、机械物理性能、防腐蚀性和耐老化性优越,可取代醇酸、环氧酯、 酚醛等低性能防锈涂料,以及醇酸、氯化橡胶船壳漆,是一种极具应用前景的涂料品种。该涂料不仅用于船舶的表面,也常用于海上钢结构及设施的表面防腐工程,以及石油、化工、机械、冶金等行业中的钢结构、管道、贮罐、槽车及设备的防腐。它可节约维修经费,延长船舶的维修周期和使用寿命,全面提高船壳的耐腐蚀性与防护能力,具有明显的经济和社会效益[1]。

3 环氧类船壳漆
环氧类船壳漆的特点是与底漆配套性好,具有良好的耐腐蚀性,但是耐候性和装饰性差,我国基本上已不使用该类船壳漆。主要原因是环氧类船壳漆的装饰性较差,长期户外曝晒易粉化脱落,船只需要经常进厂维修,维修成本高。西欧等国家,仅在小型游艇和普通船只上使用,这是由于环氧漆膜的自然脱落可以减少维修喷砂、打磨成本。从长远来看,随着我国人力成本的提高,开发一定数量的环氧类船壳漆仍具有一定的市场,可以降低民用船只的后期维护费用,简化船只的表面处理工序,减少脱漆剂、挥发性有毒溶剂的用量。

4 丙烯酸类船壳漆
丙烯酸类船壳漆的特点:光泽度高,装饰性好,施工性能好,与氯化橡胶底漆和环氧底漆的配套性好。但是单独的丙烯酸类船壳漆应用面窄,一般很少单独使用。常州进华船舶造漆厂开发了热塑性丙烯酸树脂,专门用于生产高光泽的单组分丙烯酸船壳漆,价格与氯化橡胶类船壳漆相当。

5 聚氨酯类船壳漆[4]
聚氨酯类船壳漆的特点:综合性能高,具有良好的耐候性、装饰性、耐海水腐蚀性,与环氧底漆的配套性好,但原材料价格高,后期维护成本高。为了提高聚氨酯类船壳漆的性能,采用丙烯酸改性聚氨酯类船壳漆,用纯丙烯酸树脂与HDI(六亚甲基二异氰酸酯)固化剂配合使用。该涂料具有极好的耐老化性,漆膜坚硬,光泽度高,附着力强,可达到优良的外防腐蚀效果,不仅适用于船舶表面,也广泛用于化工、机械、冶金等行业中的钢结构、管道、贮罐、槽车及设备表面。为了提高聚氨酯类船壳漆的功能性,我国“八五”攻关项目中海洋化工研究院开发了SRC9908 海灰热反射丙烯酸脂肪族聚氨酯船壳漆,可使船壳表面温度降低5~7℃ ;上海海悦涂料有限公司开发了一种SRF2088海灰热反射丙烯酸改性聚氨酯船壳漆,30 μm膜厚就可以达到原来50 μm 膜厚的热反射效果[5];广州天朗涂料化工有限公司开发的BN933 丙烯酸聚氨酯船壳漆、B-983 海灰热反射船壳漆,已经在我海军大面积应用。为了保护海洋环境,海洋化工研究院开发了新型热反射水性聚氨酯船壳漆,利用水性聚氨酯分散体作为基料树脂,配以热反射功能颜填料,制备了新一代环保功能性聚氨酯船壳漆[6]。

6 氟碳类船壳漆[2,7-8]
氟碳类船壳漆的特点:具有极其优异的耐候性、耐水性、耐油性、耐沾污性、耐化学品性、耐溶剂性等[9],但是与底漆的层间附着力差,成本高。其中双组分氟碳船壳漆的耐候性佳,耐沾污性好,防腐性好,但是对潮气敏感,有最大重涂时间间隔的限制。岛科技大学开发了高耐候性丙烯酸改性氟碳船壳漆,可常温固化,具有良好的附着力、耐沾污性、耐候性、物理机械性能和低表面自由能,其价格仅与普通聚氨酯船壳漆相当。XW-3560 双组分氟碳船壳漆,已由青岛宣威涂层材料有限公司规模生产[10]。厦门双瑞船舶涂料有限公司也开发了具有良好施工性的高耐候氟碳船壳漆。该涂料以氟碳树脂作为涂料的主基料,采用醋酸丁酯、二甲苯、环己酮复配的复合溶剂体系,所研制的氟碳涂料可进行刷涂、辊涂、有气喷涂和无气喷涂,施工简单方便,施工性极佳;通过加入疏水粒子、玻璃微珠提高氟碳漆膜密性,使氟碳涂料具有优异的耐候性和防腐性。它能为钢结构提供长效涂层防护,降低表面防护维修和重新涂覆的工作量,适用于船壳表面[11]。大连振邦氟涂料股份有限公司开发的氟碳船壳漆,已成功用于某海军舰艇,经过实船应用考察,漆具有优异的耐盐雾性、耐大气老化性、耐机械划伤性和耐沾污性[7-8]。另外,由热塑性氟碳树脂与高玻璃化转变温度,相对分子质量6 000~10 000 的热塑性丙烯酸树脂拼混而成的单组分氟碳船壳漆,具有良好的性价比、耐老化性、耐盐雾性、耐酸碱性和物理机械性能,且施工方便,涂装不受季节限制,可低温固化,无最长施工时间间隔要求,重涂性好。单组分氟碳船壳漆与厚浆型氯化橡胶底漆、环氧富锌底漆、铁红环氧防锈底漆、云铁环氧涂料之间的层间附着力良好,价位适中。

7 结语
通过以上不同船壳漆的对比,开发环保型高耐候高性能的船壳漆是未来发展的趋势,还需要在以下几个方面加强科研力度,加大科研投入:
(1) 水性功能涂料的研发。随着现代社会对环保要求的不断提高,开发环保型水性船壳漆将成为一种趋势。
(2) 随着纳米材料的工业化,纳米颜填料具有的优良耐候性和保色性将为开发超耐候船壳漆提供方向和可能[12]。
(3) 提高热反射功能。目前国外的技术能力可以使船舱的温度降低20℃,而国内的技术降温幅度一般在5~7℃[13]。“九五”攻关项目中降温幅度可达10~15℃,开发具有更高热反射效率的船壳漆也将成为一种方向。
(4) 涂料多功能一体化也成为船壳漆发展的一个方向,开发新一代使锈蚀转化为无色的自清洁船壳漆[13]。
随着我国科研水平的不断提高,开发环保、高性能、高耐候性的船壳漆将是必然趋势。

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