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船舶涂料的技术现状与发展趋势

来源:陕西省石油化工研究设计院 作者:娄西中 时间:2013-03-09 点击:
导读:综述了我国船舶涂料企业目前的技术现状和发展方向以及重点研究领域。
0 引言
船舶因其表面积庞大和结构复杂,使用涂料品种繁多,建造周期长并且又是在室外露天作业等特点,决定了船舶涂装作业与一般钢铁制造业产品的涂装有许多不同之处。故为了获得质量好的涂层,有效地保护船舶,延长船舶的维修周期、航速和使用寿命,科学、正确、合理地使用涂料及涂装配套设计方案,是保证船舶涂装质量的基础和应遵循的原则。

1 船舶涂料基本现状
船舶涂料是用于船舶及海洋工程结构物各部位,满足防止海水、海洋大气腐蚀和海洋生物附着及其他特殊要求的涂料的统称,用来保护船只、舰艇、海上石油钻采平台、航标、码头钢桩及海上钢铁结构等设施不受海水腐蚀。单纯涂料品种难以适应各种不同的要求,因此船舶不同部位需采用不同涂料品种。
1.1 无机富锌涂料
无机富锌涂料在船舶涂装中主要是作为防锈底漆,广泛应用于钢材预处理以及船壳内、外表面的防锈涂装,在这类场合的应用充分体现了无机富锌涂料的优异防腐蚀性能。
1.2 滑油舱、燃油舱涂料
长期以来,船舶的滑油舱和燃油舱涂料,一直是使用“清油”,清油带来的弊病很多,由于其不溶于滑油或燃料油,当脱落而混入滑油或燃料油中,造成管道及油泵喷嘴堵塞。因此这些部位采用的涂料要既能起临时性保护效果,又要能溶解于滑油和燃料油中,而对这2种油的质量无影响。目前这一部位较适合的涂料是石油树脂在溶剂汽油中的溶液,固体含量一般在50%。石油树脂在烃类溶剂中很容易溶解,和许多树脂的混溶性良好,由于结构中不含极性基团,因此具有良好的抗水性和耐酸碱性。
1.3 压载水舱涂料
压载水舱涂料目前使用的多为厚浆型环氧煤沥青涂料、环氧树脂涂料及氯化橡胶煤沥青涂料。环氧煤沥青厚浆型涂料施工一次干漆膜就达到250 um,在配方中适当提高超细云母粉或滑石粉及触变剂用量,制成超厚浆型,这样即使喷涂到湿漆膜500 um以上亦不致流挂,由于漆膜厚,内部溶剂不易逸去,溶剂应采用甲苯等低沸点溶剂。船舶与石油钻采平台的压载水舱、边水舱双层底这一类舱室都较狭窄,通风条件差。这种舱室或长期处在海水的浸泡下,或有时装燃料油,用空后又灌入海水,这样交替使用,条件十分苛刻,是船舶防腐蚀工作中最复杂和困难的部位。因此只有在采用喷丸或喷砂处理,再涂装长效防锈涂料等一系歹措施后,才能取得很好的防锈和保护效果。在船造好后,该部位所用涂料的保护性能要求其寿命接近船舶使用期限。
1.4 货舱涂料
货舱涂料系用于船舶货舱内,须具有良好的附着力和一定的耐磨性。长期以来货舱涂料多采用一般性的涂料,如醇酸漆。但近年来船舶货舱装载货物内容有了变化,如散装化肥、粮食和饲料等。化肥对常规漆膜有破坏性,导致漆膜脱落、钢板锈蚀。在装谷物、儡料时谷物与漆膜直接接触,因此必须通过卫生部门鉴定、认可,保证漆膜无毒。大型散装货物,往返途中单向装运货物,难免有空船或装货不足的现象,因此必需在中间1只货舱内灌入海水来压舱,这样货舱上涂的涂料就必须像压载水舱一样要经受海水的浸渍。目前在货舱内用的较多的是氯化橡胶涂料。但若兼作装运谷物,其涂料中的颜料必须是无毒性的,如铝粉、钛白、氧化铁红、滑石粉等。冷匿化环氧涂料主要用于无毒货舱或饮水舱。环氧沥青涂料虽有优良的耐水性和耐油性,但由于煤焦沥青的渗出而产生污染和含有致癌物质, 此不能用于装载有食品的舱室内。又因煤焦沥青系黑色,环氧沥青涂料只能制得黑色或棕色而不能制造浅色涂料。近年来,已有企业用古马隆树脂代替煤焦沥青生产改性环氧系涂料而用于船舶货舱内。但应注意的是这类涂料的耐海水性要比焦油环氧系差,但其可以制得各种浅色涂料,可在装载砂糖、谷物的货舱 使用。
1。5 饮水舱涂料
饮水舱是船上装载生活用水的舱,水舱钢板上所用的涂料除了要有良好附着力、机械性能、耐水性外,还要求其漆膜无毒性,对其贮存的清水没有污染,其水质必须符合国家饮用水的标准。目前,大部分船舶的饮水舱是采用涂料进行保护的,饮水舱涂料品种目前主要是环氧涂料和漆酚涂料。
1.6 甲板漆
甲板防滑漆一般采用黄砂、水泥作为防滑耐磨材料。黄砂用清水洗净后晒干,过筛,取2O~6O目的砂粒与400# 水泥按生产厂指定的比侧,调至不见夹心为止。施工一般采用橡皮刮刀,刮l~3层,其厚度为1~2 mm。另一方法是先将水泥用粗筛过筛,调入防滑漆内,进行涂装。在漆膜未干前,将黄砂洒于漆膜表面,干后扫除未黏结的黄砂,然后再在上面涂防滑漆1道。甲板漆用于船舶甲板上,要求耐水、耐晒,对底漆有良好的附着力。船舶的甲板部位人员走动较为频繁,装卸货物时容易碰撞,因此甲板漆还必须有良好的耐磨性及耐洗刷性。在石油钻采平台的甲板上要求更高,还要耐石油、机油和钻井用的泥浆等。甲板漆和水线漆在船上有时是通用的。水线漆主要品种有酚醛漆料型、醇酸树脂型、氯化橡胶型,这些皆可用于甲板上,所用底漆可用醇酸或酚醛红丹漆或醇酸磷酸锌底漆等。甲板防滑漆是用醇酸树脂、过氯乙烯树脂或氯化橡胶作为漆基,亦有用环氧树脂加入苯基苯酚甲醛树脂或桐油漆料作为漆基,并加入耐磨颜填料配制丽成。甲板防滑漆由于涂层厚,因此使用寿命较一般甲板漆长。
1.7 船壳、上层建筑用漆
船壳漆涂刷于船壳及船舰或海上石油平台上层建筑。这些部位受到强烈变化的海洋气候,如日光、风雨、盐雾等,并常受海水中浪花溅泼和海水中蒸发出来水汽的腐蚀作用。
1.8 水线漆
船舶盼水线部位及海上工程如石漓钻采台、深水码头钢桩等,处于空气与水交替接触部位,该部位钢板基材有更多机会形成氧浓差电池而使钢板造成腐蚀,且时而露出水面受到烈日的曝晒又要受到缆绳和船舶的擦伤及碰撞,因此水线部位是船体中窝蚀最严重的区域。目前水线部位应用较多的是氯化橡胶水线漆,它是以氯化橡胶树脂为基料,具有干燥快、附着力好、坚韧耐磨、耐干湿交替、重涂性好、维修方便等特点。
1.9 船底防污漆
防污漆是涂装于船底和海洋水下设施的一种特殊涂料。它的主要作用是防止海洋生物附着于船底或海洋水下设施。附着生物对船舶危害性极其严重,它会使航行阻力增大,从而增加燃料消耗。除造成经济上损失外,对军事上造成的威胁会更大。如何有效地消除海生物污损,是一项具有经济和军事意义的工作。
1.1O 船底防锈漆
船舶漆中最重要的是船底漆。船底漆就是涂刷在船舰水线以下长期浸在水下船底部位的一种涂料。由于船舰在航行期间对船底无法进行保养维修,必须在船舰进坞或上排时才能进行,因此要求船底漆在一定时间内(至少为1年),具有既能防止海水对船底钢板的腐蚀,又能防止海洋附着生物在船底附着。船底漆由船底防锈漆和船底防污漆2种性质不同的涂料配套而成。船底防锈漆是用来防止海水对钢板的腐蚀,延长船舰寿命;船底防污漆是用来防止船舰不受海洋附着生物的附着,在一定时间内能保持船底清洁。

2 新型船舶涂料的研发
2.1 挪威AMC公司的“碳纳米管”涂料
挪威Advanced Marine Coatings(AMC)公司于2010年推出了含有“碳纳米管”的新涂料系列。这种Green Ocean Coating Heavy Duty系列涂料是一种由二环环氧树脂构成的产品,据称有极高的耐磨性。纳米管分布在液态树脂中,用以降低黏度和强化熟化涂料。
2.2 美国Sher n—Williams公司硅涂料
美国Sherwin—Williams公司2009年推出了Sher—Release硅涂料。这种涂料包括3层,据称具有非凡性能的高弹性成分,有助于提高黏附力和寿命,提高了环氧树脂和硅层的韧性。在航速1O kn以上时,这种涂料具有自清洁能力,能有效使用60个月,并能降低燃料消耗6%~10%。
2.3 PPG公司Sigma Shield 1200环氧涂料
PPG公司推出了可在寒冷条件下使用的具有良好耐磨性和耐冲击性能的Sigma Shield 1200环氧涂料,并已广泛应用于阿拉斯加、加拿大和波罗的海。英国劳氏船级社认可这种涂料为耐磨产品,适于冰区使用。PPG公司也已经得到了AkerArctic耐磨证书。这种涂料也得到了俄罗斯船级社的型式认可。
2.4 比利时Hydrex公司Ecospeed涂料
比利时Hydrex公司于2009年完成了Ecospeed产品为期3年的研究。结果表明,这种新颖的船体涂料具有在水中涂装的特点,可以降低摩擦阻力5%以上。该涂料以聚氯乙烯树脂为主,用玻璃细片加强,实际寿命可达25年,因此进坞检修的时间主要取决于船舶本身的技术状态而不是船体的重新涂装。这种涂料能在早期将水中生物清除,并将涂料的光滑性恢复到最佳状态。
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