全球舰船涂料的发展趋势及涂装工艺简介（1）

大师

前言  
   世界涂料技术发展是以“五 E ”为主导，即 Excellence of performance 高能 Ease of application 方便施工 Economics 节省资源 Energy saving 节省能源 Ecology 环保卫生涂料技术的进步都是围绕这五个方面努力的，特别是环保法规日益严格，对涂料业的影响也日益深刻，同时这五方面的因素是相互牵制、相互影响的。舰船涂料当然也顺应此潮流的发展。  
    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，这对舰船涂料的综合性能、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，舰船涂料向着高性能、节能、施工方便、高效、符合环保要求的方向发展。具体来说，采用厚浆型、快干、高固体份或无溶剂涂料来达到高效节能的目的；采用高压无空气喷涂来提高施工效率；使用不含铅、铬等重金属颜料，降低涂料中有机溶剂含量，不使用有机锡、焦油等有害物质来达到环保卫生的要求。
下面就舰船涂料的具体品种谈谈其发展趋势。  
     
    防锈底漆  
    在严酷海洋环境中，防锈是保护舰船最重要的措施，防锈底漆是舰船涂料中最基本的品种，常用的有以下几类：醇酸、氯化橡胶、乙烯树脂、环氧、聚氨酯等。  
   氯化橡胶防锈底漆是最常用的品种，防锈性能良好，现多为厚浆型。由于氯化橡胶的生产过程不符合环保的要求，国外已经限制氯化橡胶的生产，关闭了很多装备，势必会使氯化橡胶涂料用量下降。目前国外有些公司在开发水相法生产氯化橡胶，待该技术成熟后，氯化橡胶涂料的使用也许会出现转机。
   乙烯系防锈底漆通常是指以氯乙烯与醋酸乙烯共聚物（氯醋树脂）为基料的防锈涂料，氯醋树脂的生产采用环保的水相法，涂料的防锈性能良好，但存在固含量低，涂装道数多的缺点。  
   BASF公司水相法生产的LaroflexMP乙烯树脂（氯乙烯与乙烯异丁基醚共聚物，氯醚树脂），克服了以往乙烯系漆的缺点，同时符合环保要求。  
   环氧防锈底漆是用量最大的综合性能最好的品种，也是各大公司大量发展的品种，主要向快干、厚膜、无溶剂型发展。
  低表面处理底漆  
   通常的防锈底漆要求表面处理达到 Sa2.5 ~ 3级，而低表面处理底漆只要除去表面疏松的铁锈、油脂及污物即可，这将大大地降低表面处理的工作量，缩短施工周期。  
  日本中国涂料公司的 BISMAX的环氧煤焦油底漆，只需用刷子除去较疏松的铁锈后就
可涂装。所用的改性环氧树脂能与铁锈生成络合物，并逐渐转化为稳定的磁性氧化铁，产品的润湿性、附着力、防锈性能和以往使用的环氧涂料（表面处理达Sa2.5或Sa3级）的效果相当。 其他公司也有类似的产品，如 Hempel的Hempadur mastic、Devoe公司的Bar-Rust和Pre-Prime。 此类涂料的机理有两种：转化型和封闭型。基本都采用环氧体系，关键在于选用特殊的环氧树脂，具有优异的渗透性、润湿性、附着力、封闭性能。一般是特殊螯合型环氧树脂。  
  通用防锈底漆  
  舰船由于各部位所处腐蚀环境不同，各部位所采用的涂料种类也不同，这在涂装时增加了不少麻烦。为使涂装配套体系简化，减少施工工序，各大涂料公司开发了通用防锈底漆，这类底漆不仅能与绝大多数类型的面层涂料配套，而且在旧船维修时能复涂在大多数类型的旧涂料上面。
   IP公司Interturf262、中国涂料公司的BANNOH 200等就属此类。此类涂料主要是环氧体系。
   快干低温固化底漆  
   为了减少涂装时间，缩短修、造船周期，满足冬季施工要求，各大涂料公司又推出了高性能快干底漆，如 Jotun的乙烯基底漆Vinygrard Dilvergrey88，具有无焦油、快干、附着力好的特点。Ameron公司的Amerlock为环氧涂料，而涂装间隔只有3小时，大大低于常规环氧涂料的涂装间隔。另外普通的环氧涂料在5℃以下难以固化，冬季施工非常不便，为此开发了冬用型环氧及焦油环氧涂料。如Jotun公司的Wintergrade Jotamastic87，就是一种在-5℃也能固化的环氧底漆。 此类环氧涂料需要选用酚醛胺、脂环胺等新型固化剂，保证环氧涂料能低温固化，缩短涂装间隔。
  无焦油环氧底漆  
   焦油环氧底漆是性价比优异的涂料品种。由于焦油含有致癌物质，西方国家已开始限制和禁用焦油，挪威、瑞典于 1997年就禁用焦油。采用纯环氧底漆和漂白环氧底漆代替环氧焦油底漆。

大师

全球舰船涂料的发展趋势及涂装工艺简介（2）
防污涂料
   防污涂料是舰船涂料中最重要的品种之一。近年来，由于受海洋环境保护的压力、现用和禁用有机锡法规的限制（国际海事组织提出 2003年1月起限用有机锡防污涂料，2008年1月起完全禁用有机锡防污涂料的法规现已生效），防污涂料向无锡、低毒、无毒的方向发展。

   1. 无锡防污涂料

   无锡防污涂料有以下几类：①传统的基料不溶型；②可控消蚀型；③自抛光型；④可控消蚀与自抛光结合型。

   1.1 基料不溶型防污涂料

   基料不溶型防污涂料是最传统的防污涂料，以乙烯树脂、氯化橡胶等聚合物为基料，氧化亚铜为防污剂，防污期效为 2～3年，此类防污涂料存在毒剂渗出率不稳定，漆膜表面粗糙等缺点。

   1.2 可控消蚀型防污涂料

   可控消蚀型防污涂料实际是新型基料可溶型防污涂料，在原有的松香基料中加入聚合物，防污剂除了氧化亚铜，还采用了环保的有机防污剂。此类防污涂料的防污期效可达 3～5年。

    1.3 自抛光防污涂料

   自抛光防污涂料是通过丙烯酸聚合物在海水中的水解或离子交换来保证防污剂的平稳渗出，从而达到防污目的，机理与有锡自抛光防污涂料基本相同。可水解或离子交换的丙烯酸聚合物主要有丙烯酸铜聚合物、丙烯酸锌聚合物、丙烯酸硅氧烷聚合物三类。此类防污涂料的性能基本上达到有锡自抛光防污涂料的性能，防污期效可达五年，具有抛光率和防污剂渗出率可控，防污剂扩散层薄的特点。

   1.4 可控消蚀与自抛光结合型防污涂料

   自抛光防污涂料固含量低，与底层旧漆膜配套性差（一般需涂封闭涂层），价格高；而可控消蚀型防污涂料的抛光率和防污剂渗出率可控性差，漆膜较软。通过松香和可水解的丙烯酸聚合物的精确复配得到两者结合型的防污涂料。这类防污涂料具有无有机锡、高固体份、抛光率和防污剂渗出率可控、与旧漆膜配套性好、机械性能好、价格适中的特点。

  1.5 环保的复配有机防污剂

   氧化亚铜等铜类防污剂对动物类附着生物的防止非常有效，而对藻类附着生物的防止效果较差，为达到满意的防污效果必须采用氧化亚铜与环保型有机防污剂复配的方法。有机防污剂要具备以下要求：有效性、在海水中很低的溶解度 (＜10ppm)，对人和环境无毒，价格适中。目前主要有异噻唑啉酮（Sea-Nine-211），吡啶锌盐（Omide Zinc），三嗪（1051）三类，这三种有机防污剂都已被证明能迅速降解，不会累积，对海洋环境没有危害。

大师

全球舰船涂料的发展趋势及涂装工艺简介（3）

大师

2. 无毒防污涂料
   尽管目前还没有对铜防污剂进行限制，但铜类防污剂对海洋环境的影响人们已经意识到了，因此开发无毒防污涂料势在必行。 无毒防污涂料主要以有机硅、有机氟污损释放防污涂料为主，此类防污涂料通过涂层低表面能的特性使污损生物不易附着，即使附着也容易冲刷掉，从而达到防污的目的。完全不依靠防污剂的渗出来防污。污损释放防污涂料的关键性能有涂层表面能、厚度、弹性模量、表面光洁度。这些因素直接影响防污性能。该类涂料适用于高速（大于 30节）近海船只和在航率高的远洋船（航速大于15节）。

   从目前使用的结果看，有机硅类防污涂料的防污性能优于有机氟类防污涂料，但有机硅防污涂料的机械性能要比有机氟类差。

   舱室涂料

  舱室涂料主要用于舰船的压载舱、油舱、化学品舱、货舱、机舱、生活舱等舱室。

   压载舱涂料

   压载舱涂料以前使用最多的是环氧焦油涂料，由于焦油的毒性和易对环境产生污染，逐渐被浅色的厚涂型纯环氧涂料所替代，减少污染，同时便于检查。如 Jotun的浅色环氧涂料BalloxyHB，Sigma公司的CSF产品为无溶剂环氧涂料，单道喷涂可达300 ~ 900 m m。

   油舱、化学品舱涂料

    化学品对舱壁的腐蚀非常严重，为此有些船只采用不锈钢衬里和钢材涂装相结合的方法。这对涂层提出了很高的防腐要求。一般的纯环氧舱室涂料耐化学品品类有限，而新型的酚醛环氧涂层耐化学品种类最多。

   Sigma公司开发了一种交联型酚醛环氧舱室涂料（Sigmakemiguard）能耐5000种化学品，弥补以往酚醛环氧和纯环氧涂料的不足，涂层柔韧性很好，能低温（5℃）固化，不需要加热固化工序。Sigma公司的另一个产品Sigmaguard Multimaxics为合一的舱室涂料，适用于低表面处理的场合，具有15年的使用寿命，但只耐一般的化学品。

   生活舱涂料

   生活舱是舰船工作人员日常生活的场所，要求涂料无毒且具有一定装饰效果。随着水性涂料技术发展，生活舱涂料是最先水性化的舰船涂料品种。

   Hempel公司开发的Hemacyl水性舱室涂料，干燥过程中不向环境散发有害气体，没有着火的危险，保光保色性能好，相对湿度高于80%也可以施工，非常适合狭小空间的涂装。

   上层建筑及船壳涂料

   上层建筑及船壳涂料要求具有耐盐雾、耐紫外光、耐风吹雨淋、维修方便的特点。常用的品种有醇酸、氯化橡胶、丙烯酸、环氧、聚氨酯涂料。

   从发展趋势看，有机硅改性醇酸、有机硅改性环氧船壳涂料这两个品种很有发展前景。

   有机硅改性醇酸涂料采用有机硅中间体改性醇酸树脂为基料，该涂料具有有机硅耐候性能好和醇酸涂料施工方便、价格便宜的特点，老化性能明显优于氯化橡胶、丙烯酸船壳涂料，性价比优异。

    美国海军现都采用有机硅改性醇酸涂料作为上层建筑和船壳涂料，已成为成熟的配套涂料品种，依据的标准为 Mil-PRF-24635。

   有机硅改性环氧涂料是近几年开发的新品种，所采用的有机硅改性环氧树脂综合了有机硅树脂高耐候性和环氧树脂优异的附着力、防腐的特性，同时克服了环氧树脂易粉化失光的缺陷。有机硅改性环氧涂料具有优异耐候保光性，优于脂肪族聚氨酯涂料，高固体份（＞ 80%），优异的防腐性能，底面合一，不需要底漆，施工工序少的优点。

   美国海军已开始了将有机硅改性环氧涂料作为船壳涂料的试验，并取得了很好的效果，下一步有可能会采用这一体系。 Ameron公司的PSX 700产品，IP公司的Interfine 979就属于此类产品。

   甲板涂料

   甲板涂料的主要品种有醇酸、氯化橡胶、环氧、聚氨酯涂料。环氧、聚氨酯涂料的综合性能较好，但价格较高，醇酸、氯化橡胶涂料的综合性能不理想。美海军采用性价比较好的有机硅改性醇酸涂料作为甲板涂料，在潮湿、食品准备区域采用环氧涂料，飞行区域也采用环氧涂料。

   隐身涂料

   在现代高科技海战中，舰船隐身不仅提高其生存能力，而且极大地增强对敌攻击的突袭性和有效性。马岛战争和海湾战争后，海军舰船的隐身问题受到普遍重视，许多国家开始研究舰船隐身技术，并建造出隐身舰船。如法国的“拉斐尔”护卫舰。隐身涂料对提高舰船的隐身能力有着不可忽视的作用。有关隐身涂料的发展动向另有文章介绍。

大师

全球舰船涂料的发展趋势及涂装工艺简介（4）
涂装技术的发展趋势   
1. 表面预处理技术发展动向   
    由于受环保的压力，传统干喷砂工艺受到限制，船厂逐渐采用水喷砂和高压水除锈的工艺。 水喷砂是将磨料与水混合后，喷射到所要喷砂的物体上。 高压水除锈利用专用设备产生高压水（ 700～1700kg/cm 2 ）和超高压水（1700～3000kg/cm 2 ）喷射需表面处理的物体上。该技术不产生粉尘、废渣，噪音低，非常环保。同时不产生溶解盐，污染处理的表面，影响涂料的防锈效果。这项表面处理技术近期内将会被国际上认可而采用。   
   2. 表面溶解盐的分析和处理   
    大多数船厂位于海边，海洋大气中的盐雾会沾染到船体的表面，另外喷砂所用磨料中盐份也会沾染船体的表面。表面的溶解盐对涂料的防腐性能影响非常大。因此国际已制订相关的表面溶解盐的标准。   
    美国海军要求水下船体表面溶解盐含量＜ 3 μ g/cm 2 ，水上船体表面溶解盐含量＜5 μ g/cm 2 。ISO 8502是一个有关表面溶解盐测试和要求的标准。 已有国外公司开发出清洗表面溶解盐的专用清洗剂，清洗后还有助于提高防腐性能。   
   3. 喷涂设备的发展动向   
    为了适应新型涂料的不断推出，喷涂设备制造商也在不断提高喷涂设备的性能。喷涂设备制造商已开发出压缩比高达 70∶1的高压无空气喷涂机，适用于高粘度、厚浆型的涂料体系。   
   随着高性能双组分环氧、聚氨酯涂料的日益广泛使用，喷涂设备制造商又开发出双组分高压无气喷涂机，适用于不同配比的双组分体系，通过混合管多次剪切混合，使得甲乙组份充分混匀，同时漆料还可预热，降低物料的粘度，保证喷涂效果。   
   高性能涂装设备是实现涂料高性能的必备条件，这也是各大公司日益重视对涂装工艺和涂装设备开发的原因。
  
总结与建议
   随着修造船业日益现代化，对与之配套的舰船涂料的要求也越来越高，舰船涂料也向着高效、低污染、方便施工、高功能化的方向发展。建议针对舰船涂料的发展趋势，根据我国的国情，制定出我国舰船涂料的中长期规划，建立涂船数据库，更好地系统分析、评价各种涂料性能，进一步提高整体涂装水平 , 更好地为海洋经济发展服务。