重防腐涂料

    本文敘述了我國重防腐涂料發(fā)展的特點(diǎn)，尤其是提高重防腐涂料的節(jié)能、環(huán)保性能是目前的首要任務(wù)。其中包括規(guī)范設(shè)計(jì)、保證涂層使用壽命；推廣高固含、低VOC的重防腐涂料；開發(fā)、應(yīng)用低表面處理涂料；研制水性重防腐涂料等等。文章中特別指出使重防腐涂料涂裝規(guī)范化也是發(fā)展重防腐涂料的重任之一。

    我國重防腐涂料行業(yè)歸屬船舶、集裝箱、橋梁、石油化工、電力、鐵路工程、建筑鋼結(jié)構(gòu)七個(gè)部門。它們的起步與改革開放基本同步，而且起點(diǎn)較高。近三十年來，我國重防腐涂料行業(yè)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的推動(dòng)下，曾進(jìn)入高速成長的黃金期，成為涂料行業(yè)中發(fā)展最快，與國際接觸最早，市場附加值最高的部門。

    近兩年來，由于中國經(jīng)濟(jì)步入了新常態(tài)的發(fā)展，特別在“十三五”計(jì)劃中，國家抓住了技術(shù)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整的最佳時(shí)間，以求穩(wěn)固發(fā)展，避免了重防腐涂料行業(yè)調(diào)整增長的不利影響如產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩、資源過度消費(fèi)、生態(tài)惡化、普遍低效等弊病，2018年起使重防腐涂料的發(fā)展具有下列幾個(gè)特點(diǎn)。

    重防腐涂料產(chǎn)量增速放緩

    從表一可明顯看出我國重防腐涂料產(chǎn)量增速逐漸放緩，近年來，我國市場經(jīng)濟(jì)逐漸表現(xiàn)疲軟，特別是2015年以領(lǐng)頭羊的船舶涂料，同行業(yè)處于低谷，在2016年出現(xiàn)減產(chǎn)至26萬噸；集裝箱行業(yè)正處于“油轉(zhuǎn)水”的轉(zhuǎn)型升級(jí)階級(jí)，2016年起也出現(xiàn)了減產(chǎn)至18萬噸。2017年內(nèi)，雖然橋梁、鐵道工程涂料出現(xiàn)了猛增，但重防腐涂料的增速較為緩慢（見表一）。

    表一、中國涂料總量與重防腐涂料產(chǎn)量

    重防腐涂料市場競爭激烈

    改革開發(fā)以后，世界主要重防腐涂料公司進(jìn)入中國，以合資或獨(dú)資方式在中國建廠，從集裝箱、船舶行業(yè)逐步擴(kuò)大到海洋工程橋梁等行業(yè)，外國涂料公司強(qiáng)勢進(jìn)入中國市場，憑借其技術(shù)品種管理，服務(wù)優(yōu)勢，在我國攻城略地，已完成了在中國國內(nèi)生產(chǎn)和戰(zhàn)略布置，形成對(duì)我國重防腐涂料市場的壟斷（見表二）。

    表二、在國內(nèi)占主要市場的品牌

    在中國建造的全球最大的煤化工Fluor工程中，業(yè)主指定阿克蘇諾貝爾及佐敦等公司的涂料；另外，由外方設(shè)計(jì)的中國第一高樓——上海中心的鋼結(jié)構(gòu)涂料和相配套防火涂料基本上指定用阿克蘇諾貝爾涂料，從數(shù)量上估計(jì)，重防腐涂料市場有一半以上被外資單位占領(lǐng)。加劇了市場競爭激烈程度。但國內(nèi)企業(yè)也能頂住壓力，在競爭中求發(fā)展。“重慶三峽”、“浙江魚童”、“西北永新”、“陜西寶塔山”、“蘭陵”等大廠憑借著強(qiáng)大的技術(shù)底蘊(yùn)轉(zhuǎn)向石化、橋梁、非標(biāo)集裝箱、軍工等行業(yè)上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國有十多個(gè)涂料廠銷售金額超過三億以上，其中國內(nèi)企業(yè)數(shù)量占三分之一，競爭也促進(jìn)了重防腐涂料行業(yè)的發(fā)展。

    重防腐涂料的配套性、先進(jìn)性得到提高

    從技術(shù)角度認(rèn)為：用于較為嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下，防腐壽命比較長，厚膜化的涂料稱為重防腐涂料。重防腐涂料的應(yīng)用范圍廣泛，涉及現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域；重防腐涂料與涂裝技術(shù)的發(fā)展是與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)的，在某種意義上，反映了這個(gè)國家的現(xiàn)代化工業(yè)和科技發(fā)展水平。隨著國內(nèi)外新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)的廣泛深入，我國重防腐涂料和涂裝的先進(jìn)性和配套性不斷提高。

    以我國橋梁涂料為例來加以說明。如世界上最長的跨海大橋鋼箱梁實(shí)施全涂料的配套方案（見表三）：

    表三、港珠澳大橋鋼箱梁涂層配套方案

    對(duì)照ISO12944標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，上述配套方案中均高性能重防腐涂料組成，膜厚又能達(dá)到規(guī)定要求，涂層的使用壽命就有大于十五年。目前，還有一種以電弧噴鋅（鋁）替代底漆，然后再與重防腐涂料進(jìn)行配套，對(duì)照ISO14713國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，復(fù)合涂層有大于20年的使用壽命。（見表四）該配套方案，對(duì)表面處理等級(jí)要求必須達(dá)到GB8923 Sa3級(jí)；對(duì)操作工人的環(huán)保意識(shí)要求也高。對(duì)這種能耗高、成本亦高的配套方案有逐漸減少的傾向。

    表四、富翅門大橋鋼箱梁外側(cè)配套方案

    在大橋涂層配套方案中，聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷面漆是最常用的是三種高性能面漆。經(jīng)過近幾年持續(xù)的研發(fā)和工程應(yīng)用，這些面漆的外觀質(zhì)量、施工性能和使用壽命都得到了顯著的提高。特別是氟碳面漆的數(shù)量增加較快。除了阿克蘇諾貝爾、佐敦、PPG、宣威等國際大公司能生產(chǎn)聚硅氧烷面漆外，我國的“三峽”、“勝鑫”、“大坂”等聚硅氧烷面漆也在大橋的涂裝中也得到了應(yīng)用。

    隨著新建混凝土橋梁數(shù)量的逐年增加，新穎的重防腐涂料正在逐步取代傳統(tǒng)涂料。具有一定先進(jìn)性的杭州灣大橋混凝土用涂層配套方案（見表五）就是針對(duì)不同部位的腐蝕特征設(shè)計(jì)不同的涂料配套體系而成的。

    表五、杭州灣大橋混凝土防護(hù)涂層配套方案

    多年來，多工程的實(shí)際應(yīng)用，我國橋梁防護(hù)用涂料的品種結(jié)構(gòu)和配套組成已經(jīng)得到了基本定型（見表六）。

    表六、我國橋梁用涂料品種組成和配套結(jié)構(gòu)

    實(shí)踐證明：重防腐涂料配套中，合理的結(jié)構(gòu)和組成，促進(jìn)了我國橋梁工業(yè)的快速發(fā)展。

    重防腐涂料的節(jié)能性、環(huán)保性得到提高

    我國重防腐涂料技術(shù)遵照環(huán)保、節(jié)能理念實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展是符合我國環(huán)境政策的重要方向。

    規(guī)范設(shè)計(jì)

    對(duì)于防腐工程的大型設(shè)計(jì)院應(yīng)用全壽命分析法（LCC）的創(chuàng)新理念進(jìn)行全面的成本分析和評(píng)估，在進(jìn)行重防腐用涂層的配套設(shè)計(jì)中，需要全面理解涂層使用壽命的真實(shí)含義。它既不是結(jié)構(gòu)的壽命，也不是涂料制造商對(duì)涂料質(zhì)量的商業(yè)保證期，而是涂層的服役壽命。

    如遵照ISO12944國際標(biāo)準(zhǔn)和ISO14713電弧噴鋅（鋁）層加重防腐涂料封閉等腐蝕環(huán)境、涂層厚度、涂層使用壽命的關(guān)系，提出大于15年、20年等涂層使用壽命。涂層使用壽命通常是指所配套的涂層從開始服役到第一次進(jìn)行大修的年限，以鋼結(jié)構(gòu)ISO4628標(biāo)準(zhǔn)來確定。當(dāng)涂層銹蝕程度達(dá)到Ri3級(jí)，即相當(dāng)于銹蝕面積達(dá)到1%時(shí)，即開始進(jìn)行第一次大修。此時(shí)的性能價(jià)格比最高，最為經(jīng)濟(jì)。

    環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)把關(guān)

    近年來，由于環(huán)保法規(guī)的限制，已全面禁止在重防腐涂料行業(yè)使用紅丹涂料。在海洋工程等為保護(hù)海洋環(huán)境也逐漸禁用了環(huán)氧瀝青涂料。

    港珠澳大橋等重點(diǎn)工程的防腐涂裝工程，對(duì)選用的配套涂料中的重金屬成分和含量按照RoHs2011/65、EUCO950-2008標(biāo)準(zhǔn)做了限制，具體指標(biāo)見表七。

    表七、港珠澳大橋配套涂料對(duì)重金屬離子含量要求

    在船舶行業(yè)，由環(huán)保部組織的“中國用于防污漆的DDT替代項(xiàng)目”完成，篩選出14個(gè)DDT替代防污涂料品種，制修訂《船舶防污漆中滴滴涕含量的測試及判定》（GB/T 25011-2010）標(biāo)準(zhǔn)、《船舶防污漆錫總量的測試及判定》（GB/T26085-2010）標(biāo)準(zhǔn)，并制定和頒布了《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求船舶防污漆》（HJ 2515-2012）標(biāo)準(zhǔn)。

    推廣應(yīng)用高固體份的重防腐涂料

    高固含量的涂料VOC含量低，對(duì)環(huán)境和人體健康的損害程度低，積極研制和推廣應(yīng)用高固含、低VOC含量的環(huán)保型涂料是涂料無害化的重要方向之一。以常用的環(huán)氧云鐵中層漆為例，固含量的提高顯著降低了VOC的含量（見表八）。

    表八、各種環(huán)氧云鐵中間漆固含量及VOC值

    高固含量的重防腐涂料，一次無氣噴漆可達(dá)250?m DFT以上。減少施工道數(shù)；可常溫固化成膜；邊緣覆蓋性能優(yōu)異；這對(duì)涂裝工程的節(jié)能、減排無疑是有利的。

    港珠澳大橋還對(duì)配套涂料的VOC含量提出了限制要求（見表九）。

    表九、港珠澳大橋?qū)ε涮淄苛系腣OC限制

    鋼箱梁內(nèi)側(cè)的涂裝方面，基于節(jié)能、環(huán)保的考慮，近期高固體份或無溶劑類環(huán)氧涂料正在積極的推廣應(yīng)用。上海振華重工制造的橋梁鋼箱梁內(nèi)側(cè)成功應(yīng)用了水性的無溶劑環(huán)氧涂料。

    低表面處理涂料普遍應(yīng)用于維護(hù)大修工程

    節(jié)能、環(huán)保型的低表面處理涂料對(duì)表面處理要求低至ISO 8501-1 St2級(jí)；可在帶微銹、潮濕表面、大多數(shù)舊涂層表面涂裝；具有優(yōu)異的附著力（>10MPa）；底涂層與多種面漆具有良好的配套性；有的還具有底、面兩用漆的作用。按樹脂類型分類，以環(huán)氧為主，另外還有醇酸、丙烯酸、雙組份聚氨酯及單組份濕固化聚氨酯涂料等。除了阿克蘇諾貝爾、海虹老人、PPG、等國際大公司外，國內(nèi)的“三峽”、“蘭陵”、“魚童”、“信和”、“紅獅”、“百慕”也都成功研發(fā)了低表面處理涂料，化工部還權(quán)定了低表面處理涂料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工指導(dǎo)，相信在不久的將來，低表面處理涂料會(huì)在大橋、油罐、油田設(shè)備的大修上得到廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮它的環(huán)保、節(jié)能作用。

    根據(jù)調(diào)查，近期應(yīng)用低表面處理底漆的典型工程有（見表十）：

    表十、低表面處理涂料工程案例

    積極推廣應(yīng)用水性涂料

    重防腐涂裝行業(yè)應(yīng)用水性化涂料是涂裝工程實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排的重要手段之一，水性涂料的開發(fā)與推廣應(yīng)用受到了國家和相關(guān)單位的高度重視，在重防腐涂裝七個(gè)部門中，都進(jìn)行了水性涂料的實(shí)驗(yàn)。如在船舶行業(yè)，以船舶機(jī)艙和船員起居艙室涂水性涂料可減少VOC排放，提高生產(chǎn)效率十分明顯。水性車間底漆也處于應(yīng)用推廣階級(jí)，除了上述兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)外，還可以優(yōu)化焊接、切割速度，加速生產(chǎn)過程。但水性重防腐涂料在性能和施工上還存在一定短板，發(fā)展速度是最慢的。根據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，2016年七個(gè)行業(yè)中應(yīng)用的比例不到3.5%以發(fā)展的眼光來看待集裝箱行業(yè)，2018年它得成為重防腐行業(yè)中，90%以上用上水性配套涂料的行業(yè)。2016年3月，中國集裝箱協(xié)會(huì)、四大造箱集團(tuán)、各涂料供應(yīng)商、相關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)聯(lián)合簽署了自律公證，2016年7月1日起，廣東地區(qū)全部使用水性涂料，廣東外地區(qū)于2017年4月起實(shí)行“禁溶劑推水性涂料”

    受水性涂料的影響，中遠(yuǎn)關(guān)西、中涂、海虹公司在集裝箱行業(yè)中的領(lǐng)先位置受到明顯排擠；德威、麥加，金剛化工等涂料產(chǎn)品因技術(shù)領(lǐng)先，會(huì)占據(jù)領(lǐng)先地位。

    在推廣集裝箱水性涂料的過程中，各涂料廠應(yīng)積極鉆研，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，在涂裝工藝中，適應(yīng)三分鐘一只TEu的生產(chǎn)節(jié)奏；也象金剛化工一樣，做到包括車間底漆在內(nèi)的每種配套均有美國KONSTANDT實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證報(bào)告。

    建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中，也較多的應(yīng)用了水性涂料，該行業(yè)也是較早應(yīng)用水性無機(jī)富鋅底漆的。從1995年的浦東國際機(jī)場、杭州國際機(jī)場一直到2008年上海浦東世博會(huì)的中國館等五大場館均采用了水性無機(jī)富鋅底漆和溶劑型環(huán)氧云鐵中層漆、聚氨酯面漆配套，取得了較好的成效。

    目前全國有五十多個(gè)工廠會(huì)生產(chǎn)水性無機(jī)富鋅底漆，最多的是上海門普來新材料公司，2010年年銷售額達(dá)到一億左右。另外，江蘇紐克蘭、廊坊中科、石家莊金魚、重慶三峽、江蘇蘭陵等重點(diǎn)工廠的水性無機(jī)富鋅底漆也紛紛投入重點(diǎn)工程。江蘇滬寧鋼機(jī)、石家莊金環(huán)、浙江杭肖等重點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)廠均將水性無機(jī)富鋅底漆作為“通用底漆”大量應(yīng)用。它與溶劑型環(huán)氧云鐵中層漆等配套性能優(yōu)異，按照ISO12944-2的有關(guān)規(guī)定，在C3、C4的腐蝕環(huán)境條件下，有大于15年的防腐壽命。2011年水性無機(jī)富鋅底漆在建筑鋼行業(yè)占底漆總量達(dá)到三分之一以上。

    正當(dāng)包括“門普來”等水性涂料廠也往水性環(huán)氧中層漆，水性聚氨酯面漆發(fā)展之時(shí)，國內(nèi)一批打著水性涂料的產(chǎn)品逐漸取代了水性無機(jī)富鋅底漆，以單組分、操作方便 、全套水性低價(jià)競爭等方式，將水性無機(jī)富鋅底漆擠出了建筑鋼結(jié)構(gòu)市場。目前，水性無機(jī)富鋅底漆用量縮小到底漆用量的不到四分之一。中、小型建筑鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用的水性涂料均為單組分，快干的丙烯酸底漆、面漆，價(jià)格低廉至10元/kg。頻頻發(fā)生防火涂料與之不配套狀況，甚至涂層脫落。特別值得一提的是建筑鋼結(jié)構(gòu)廠絕大多數(shù)無專職的噴砂房、噴漆房，加熱烘干很困難，冬季無法使用。建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)要全部推行水性涂料，的確是困難重重。

    重防腐涂料的涂裝應(yīng)逐步規(guī)范化

    我國重防腐涂料的研發(fā)水平不落后，但涂裝技術(shù)及涂裝管理方面與國際先進(jìn)水平的差距明顯。近幾年來，國家及相關(guān)行業(yè)逐步重視重防腐涂裝工程。在每個(gè)專業(yè)會(huì)議上，“三分涂料，七分涂裝”的觀念逐漸形成了共識(shí)。

    通常論及的“涂裝”主要有三個(gè)方面：一是涂裝材料，主要包括重防腐底（中）漆和高耐候性面漆配套構(gòu)成的防護(hù)體系、由電弧噴鋅（鋁）、陰極保護(hù)材料等構(gòu)成的重防腐材料層和高耐候性面漆配套構(gòu)成的防護(hù)體系；二是系統(tǒng)的涂裝工藝工程。它不僅僅包括涂裝過程中工藝技術(shù)參數(shù)的控制過程，而且還是與底材處理、性能優(yōu)異的防護(hù)層的形成密切相關(guān)的所有影響要素進(jìn)行全面控制的綜合過程；三是涂裝管理、如膜厚管理、耗漆量管理、工藝條件管理、能耗管理等。在船舶、集裝箱、橋梁等行業(yè)，涂裝已引起了高度注意，但在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)相對(duì)較為落后，大多數(shù)廠無專業(yè)的涂裝工藝流水線、涂裝市場操作不規(guī)范，涂裝技術(shù)規(guī)范化程度低。

    最近“十三五”計(jì)劃中明確指出，建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)目前的任務(wù)是大力推廣使用高固體涂料，試點(diǎn)推行水性涂料，推廣使用高壓無氣噴涂、空氣輔助式無氣噴涂等涂裝技術(shù)，限制使用空氣噴涂，逐步淘汰鋼結(jié)構(gòu)露天噴涂，建設(shè)廢棄收集與末端治理裝置。這是建筑鋼結(jié)構(gòu)廠降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。

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責(zé)任編輯：王元

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