1發(fā)展背景

    海洋約占地球表面積的70%，世界貿(mào)易中，90%以上的貨運(yùn)靠海洋運(yùn)輸，海洋資源與航海船舶業(yè)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的重要支柱。然而，隨著海面風(fēng)浪等對金屬構(gòu)件產(chǎn)生的往復(fù)沖擊；海水、海洋生物及其代謝產(chǎn)物等對金屬材料的腐蝕，海洋環(huán)境已成為極為苛刻的腐蝕環(huán)境。無論海水里還是海面上的潛艇、船舶等，都需要采用高強(qiáng)、耐腐蝕材料制造，并涂刷防腐涂層進(jìn)行保護(hù)。因此，尋找最合適的海洋防腐材料已引起人們的廣泛關(guān)注。

    目前，我國正處于集約低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的關(guān)鍵階段，也是走向海洋戰(zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵時期，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、深海新能源開發(fā)、沿海港口、船舶等行業(yè)的迅速發(fā)展，對海洋防腐材料有了更高的要求，研發(fā)綠色無害化、長壽命、經(jīng)濟(jì)化的海洋防腐材料是客觀必要的。

    此外，海洋石油工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了海洋防腐材料在海洋平臺上的應(yīng)用。近海海岸工程，如碼頭、海上橋梁等，同樣需要高性能防腐涂料進(jìn)行防護(hù)。海底管線也需要重防腐涂料進(jìn)行防護(hù)。海洋重防腐涂料針對海洋的苛刻腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)。使用于海洋平臺、海工混凝土工程、海底輸油管道等，海洋的特殊環(huán)境要求海洋防腐涂料具有高的耐腐蝕性、耐劃傷性和耐侯性。

    海洋環(huán)境涉及氣象、流體、物理、化學(xué)以及生物等多領(lǐng)域復(fù)雜因素。傳統(tǒng)金屬材料逐漸不能滿足先進(jìn)海洋設(shè)備和機(jī)械的使用條件。高速船體材料、高耐腐蝕海洋建筑材料以及深海探測材料都面臨更新?lián)Q代的局面。改進(jìn)傳統(tǒng)海洋材料，針對海洋環(huán)境設(shè)計(jì)高性能、耐腐蝕、環(huán)保、綠色的新材料以及對新材料的可應(yīng)用性進(jìn)行深度的探索己經(jīng)迫在眉睫。

    2海洋腐蝕現(xiàn)狀

    腐蝕是導(dǎo)致各種基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)設(shè)備破壞和報廢的主要原因。我國每年由于腐蝕造成的損失約為GDP的5％，遠(yuǎn)高于美國的3.4％和日本的不足3％。國際公認(rèn)，腐蝕損失超過所有自然災(zāi)害損失的總和。在海洋環(huán)境中服役的基礎(chǔ)設(shè)施和重要工業(yè)設(shè)施的腐蝕問題嚴(yán)重，特別是船舶與海洋平臺的腐蝕問題更加突出，腐蝕已經(jīng)成為影響船舶、近海工程、遠(yuǎn)洋設(shè)施服役安全、壽命、可靠性的最重要因素，引起世界各國政府海洋工業(yè)界的高度重視。因此，大力發(fā)展海洋工程防腐材料和技術(shù)，對于保障海洋工程和船舶的服役安全與可靠性，降低重大災(zāi)害性事故的發(fā)生，延長海洋構(gòu)筑物的使用壽命具有重大意義。

    海水作為腐蝕性電解質(zhì)的最顯著特點(diǎn)，是它含有很多自由離子，即含鹽量很高。另外，海水中含有復(fù)雜的無機(jī)物和有機(jī)物。除了氯化物以外，海水還含有經(jīng)常處于飽和狀態(tài)的碳酸鹽以及多量的鎂、鈣離子，它們可以在金屬表面生成保護(hù)性的覆蓋層。此外，海水中有些微量組分也會影響腐蝕，其中有些有機(jī)、無機(jī)分子能和金屬形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物直接影響著金屬的溶解和腐蝕產(chǎn)物的生成和沉積。不僅如此，由于海水中有多種動物、植物和微生物生長，各種生物特別是棲居在金屬表面的附著生物對腐蝕有很大的影響。我國沿海常見的附著生物有：藤壺、牡蠣、苔蘚蟲、石灰蟲、水螅、紅螺等。與腐蝕有關(guān)的微生物是細(xì)菌類，主要是硫酸鹽還原菌。

    海水腐蝕的特點(diǎn)

    1、海水中的氯離子等鹵素離子能阻礙和破壞金屬的鈍化，海水腐蝕的陽極過程較易進(jìn)行。

    2、海水腐蝕的陰極去極化劑是氧，陰極過程是腐蝕反應(yīng)的控制性環(huán)節(jié)。一切有利于供氧的條件，如海浪、飛濺、增加流速，都會促進(jìn)氧的陰極去極化反應(yīng)，加速金屬的腐蝕。

    3、海水腐蝕的電阻性阻滯很小，異種金屬的接觸能造成顯著的腐蝕效應(yīng)。

    影響腐蝕的海水環(huán)境因素

    1、溫度的影響

    從動力學(xué)方面考慮，海水溫度升高，會加速陰極和陽極過程的反應(yīng)速度。但海水溫度變化會使其他環(huán)境因素隨之變化。海水溫度升高，氧的擴(kuò)散速度加快，這將促進(jìn)腐蝕過程進(jìn)行。另一方面，海水溫度升高，海水中氧的溶解度降低，同時促進(jìn)保護(hù)性鈣質(zhì)水垢生成，這又會減緩金屬在海水中的腐蝕。

    2、溶解氧的影響

    溶解氧對鐵腐蝕的影響較多。氧是在金屬電化學(xué)腐蝕過程中陰極反應(yīng)的去極化劑。對碳鋼、低合金鋼等在海水中不發(fā)生鈍化的金屬，海水中含氧量增加，會加速陰極去極化過程，使金屬腐蝕速度增加；對那些依靠表面鈍化膜提高耐蝕性的金屬，如鋁和不銹鋼等，含氧量增加有利于鈍化膜的形成和修補(bǔ)，使鈍化膜的穩(wěn)定性提高，點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的傾向性減小。

    3、鹽度的影響

    水中含鹽量直接影響到水的電導(dǎo)率和含氧量，因此必然對腐蝕產(chǎn)生影響。隨著水中含鹽量增加，水的電導(dǎo)率增加而含氧量降低，所以在某一含鹽量時將存在一個腐蝕速度的最大值。海水的含鹽量剛好為腐蝕速度最大時所對應(yīng)的含鹽量。

    4、pH的影響

    一般說來，海水的 pH 值升高，有利于抑制海水對鋼的腐蝕。在施加陰極保護(hù)時，陰極表面處海水 pH 值升高，很容易形成碳酸鈣水垢這種沉積層，這對陰極保護(hù)是有利的。

    5、氧化還原電位的影響

    氧化還原電位可以反映海水的氧化還原性能。在海水介質(zhì)中，由于各種氧化還原體的濃度都很小，不可能某一對起決定作用。

    6、其它影響

    海水的流速以及波浪都會對腐蝕產(chǎn)生影響。從靜止到有一定的流速，開始時，隨流速加，氧擴(kuò)散加速，陰極過程受氧的擴(kuò)散控制，腐蝕速度增大。當(dāng)海水中含有懸浮的固體顆粒時，高的海水流速還會造成腐蝕磨損；在水輪機(jī)葉片、螺旋槳旋推進(jìn)器等裝置中，由于水輪機(jī)葉片、螺旋槳旋推進(jìn)器的高速運(yùn)動，會形成流體空泡，這些空泡崩破，產(chǎn)生高壓沖擊波，造成空泡腐蝕。海生物對腐蝕也有重要的影響。海洋環(huán)境中存在著多種動物、植物和微生物，與海水腐蝕關(guān)系較大的是附著生物。

    海洋腐蝕的區(qū)域分類

    要想提高傳統(tǒng)材料的耐腐蝕性能、開發(fā)新型環(huán)境友好防腐、防污涂層以及設(shè)計(jì)針對海洋環(huán)境使用的海洋用新型材料，歸根結(jié)底是要先了解材料在海洋中的腐蝕形式、腐蝕機(jī)理，只有在根本上切斷材料腐蝕的途徑，才能真正達(dá)到防腐耐用的目的。綜合海洋各類極端環(huán)境主要包括：海洋大氣區(qū)，浪花飛濺區(qū)，潮差區(qū)，全浸區(qū)和海泥區(qū)五個區(qū)域。

    海洋大氣區(qū)

    海洋大氣環(huán)境與內(nèi)陸有著明顯的不同，在海洋大氣區(qū)影響腐蝕的重要因素是存在金屬表面上的含鹽粒子量。同時海洋大氣的濕度大，它們積存在鋼鐵表面形成導(dǎo)電良好的電介質(zhì)，他們是電化學(xué)腐蝕的有利條件，使得海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度加快。

    海洋浪花飛濺層

    最初提出的海洋飛濺帶這一概念是泛指在海水平均高潮位（M.H.W.L）以上部分，腐蝕最嚴(yán)重的部位（峰值）取決于海洋氣象條件，并沒有明確的范圍。金屬在飛濺帶受到的嚴(yán)重腐蝕有其特殊性、諸如沒有海生物附著、供氧充分、浪花的沖擊和潤濕以及日光照射形成干濕交替的環(huán)境等外在因素。海鹽粒子在飛濺帶上積聚的量要比海洋大氣中高3-5倍，甚至十幾倍，而且在峰值附近含鹽粒子量更高。飛濺帶的金屬表面被海霧、水滴潤濕的電量值遠(yuǎn)大于大氣帶，而且有較高的干濕交替頻率。因此，在飛濺帶海水膜潤濕時間長、干濕交替頻率高、海鹽粒子的大量積聚以及飛濺的海水粒子之沖擊乃是造成激烈腐蝕的主要外因。

    在飛濺帶上含鹽粒子量在各個月份均遠(yuǎn)大于大氣帶，且飛濺帶峰值附近的含鹽粒子量也遠(yuǎn)大于飛濺帶其它位置。通過比較處在飛濺帶金屬表面和處在大氣帶鋼樣表面的水膜濕潤時間及干濕交替頻率，可以發(fā)現(xiàn)飛濺帶處材料表面的潤濕時間更長，電流也更大。

    海浪潮差區(qū)

    在海浪沖擊層中應(yīng)用的材料使用環(huán)境十分惡劣，海洋工程結(jié)構(gòu)除經(jīng)受海水腐蝕外還要承受海浪、風(fēng)暴等力學(xué)因素的作用。因此在這一腐蝕環(huán)境下材料和構(gòu)件的腐蝕疲勞是影響其結(jié)構(gòu)安全的重要因素之一。金屬材料在海浪沖擊層受到環(huán)境腐蝕和循環(huán)載荷的同時作用所引起的損傷，往往比他們單獨(dú)作用所引起的損傷相加要嚴(yán)重得多，例如在海水環(huán)境中進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)的碳鋼試件的壽命，比先浸泡在海水中一定時間再進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的試樣壽命短得多。可見腐蝕加速了疲勞損傷，疲勞損傷又進(jìn)一步促進(jìn)了腐蝕進(jìn)程。

    海水全浸層

    在岸邊的淺海海水通常為氧所飽和。污染、沉積物、海生物污損和海水流速等都可能起重要的作用。在這一個區(qū)域中，其腐蝕速率可能比海洋大氣中更為迅速，尤其是保護(hù)涂層在此區(qū)腐蝕最為嚴(yán)重。高濃度氯離子的存在是各種金屬在海洋環(huán)境中遭受著嚴(yán)重腐蝕的主要原因。由于氯離子較多，使得Fe等各種金屬難以鈍化，即使像不銹鋼這種高合金成分的材料也會由于鈍化膜的穩(wěn)定性變差，極易發(fā)生點(diǎn)蝕。另外波浪的作用使得水深200m之內(nèi)海水中的含氧量達(dá)到飽和，海水中高的氧含量和中性pH值，使得金屬在海水中的腐蝕主要由氧還原所產(chǎn)生的陰極反應(yīng)所控制。

    金屬材料在海水全浸層中多發(fā)生均勻腐蝕，這與在金屬表面上所產(chǎn)生的任意形態(tài)的全面腐蝕不同，均勻腐蝕一般屬于微觀電池腐蝕。其腐蝕形式按其腐蝕速度受控制的情況分為受陰極反應(yīng)控制和受緊密附著的鈍化膜控制兩大類。因此在這一區(qū)域中，金屬的腐蝕行為與金屬所處的腐蝕狀態(tài)環(huán)境條件變化及其自身鈍化性有關(guān)。

    深海及海泥區(qū)

    海底沉積物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)隨海域和海水深度不同而異，因此海底泥土區(qū)環(huán)境狀況很復(fù)雜。在這一區(qū)域中，氧含量變小，甚至出現(xiàn)無氧區(qū)，為硫酸鹽還原菌等厭氧菌的存活和大量繁殖提供十分有利的條件。因此腐蝕的主要形式是微生物附著腐蝕引起的材料表面點(diǎn)蝕和海底沉積物引起的間隙腐蝕。

    3海洋防腐材料

    海洋工程構(gòu)筑物大致分為： 海岸工程（ 鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土）、近海工程（ 海洋平臺、鉆井、采油、儲運(yùn)）、深海工程（海洋平臺、鉆井、采油、儲運(yùn)）、海水淡化、艦船（ 船體、壓載艙、水線以上），簡稱為船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的主要失效形式包括： 均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕/磨損、海生物（宏生物） 污損、微生物腐蝕、H2S與CO2腐蝕等等[6]。

    控制船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)失效的主要措施包括： 涂料（ 涂層）、耐腐蝕材料、表面處理與改性、電化學(xué)保護(hù)（ 犧牲陽極、外加電流陰極保護(hù)）、緩蝕劑、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測、安全評價與可靠性分析及壽命評估。

    表1 腐蝕控制的主要類型表

    從腐蝕控制的主要類型表來看，涂料（ 涂層）是最主要的控制方法、耐腐蝕材料次之，表面處理與改性是常用的腐蝕控制方法，電化學(xué)保護(hù)（ 犧牲陽極與外加電流）是海洋結(jié)構(gòu)腐蝕控制的常用手段，緩蝕劑在介質(zhì)相對固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上經(jīng)常使用，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測技術(shù)是判定腐蝕防護(hù)效果、掌握腐蝕動態(tài)以及提供進(jìn)一步腐蝕控制措施決策和安全評價的重要依據(jù)，腐蝕安全評價與壽命評估是保障海洋工程結(jié)構(gòu)安全可靠和最初設(shè)計(jì)時的重要環(huán)節(jié)。

    防腐涂料（涂層）

    涂料是船舶和海洋結(jié)構(gòu)腐蝕控制的首要手段。海洋涂料分為海洋防腐涂料和海洋防污涂料兩大類。按防腐對象材質(zhì)和腐蝕機(jī)理的不同，海洋防腐涂料又可分為海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料和非鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要包括船舶涂料、集裝箱涂料、海上橋梁涂料和碼頭鋼鐵設(shè)施、輸油管線、海上平臺等大型設(shè)施的防腐涂料； 非鋼結(jié)構(gòu)海洋防腐涂料則主要包括海洋混凝土構(gòu)造物防腐涂料和其他防腐涂料[7]。

    防腐涂料的類型主要包括有機(jī)硅樹脂涂料、環(huán)氧類涂料、聚氨酯類防腐涂料等，環(huán)氧類防腐涂料是目前應(yīng)用范圍最廣的海洋工程結(jié)構(gòu)防腐涂料。實(shí)際應(yīng)用中，涂料可以分為面漆、中間漆、底漆。面漆包括乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯等；中間漆包括環(huán)氧玻璃鱗片、環(huán)氧云鐵等；底漆包括熱噴涂鋁漆、富鋅底漆（無機(jī)類的硅酸依稀、有機(jī)類的環(huán)氧富鋅）等。

    有機(jī)硅樹脂涂料[8]

    有機(jī)硅樹脂涂料是以有機(jī)硅樹脂或者改性有機(jī)硅樹脂為主要成膜物質(zhì)的一種元素有機(jī)涂料，主要分為純有機(jī)硅樹脂涂料和改性有機(jī)硅樹脂涂料，耐熱耐寒性強(qiáng)，絕緣性、附著力、柔韌性、防霉性等性能優(yōu)異。改性有機(jī)硅樹脂應(yīng)用更廣泛，包括機(jī)械混合型和縮聚型，可以通過添加不同填料或顏料來改性有機(jī)硅樹脂，增強(qiáng)其耐熱性、絕緣性和耐候性等。

    雖然有機(jī)硅樹脂涂料具有優(yōu)異的耐高低溫性和耐候性、耐化學(xué)品、耐磨性等突出優(yōu)點(diǎn)，但是它的強(qiáng)度低，與基底的粘附力低等缺點(diǎn)也限制了其應(yīng)用范圍。以后的工作主要是采取不同方法改性，如無機(jī)-有機(jī)混接技術(shù)，使其兼具有機(jī)物與無機(jī)物的最佳特性；通過探明有機(jī)硅樹脂涂料成膜機(jī)理，對各種聚合物如丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行改性，獲得性能更為優(yōu)異的有機(jī)硅改性涂料；制備交聯(lián)型有機(jī)硅樹脂涂料從而增強(qiáng)其致密性，提高耐水、耐溶劑和耐熱等性能；使有機(jī)硅樹脂涂料向低污染、健康環(huán)保的方向發(fā)展也是以后的研發(fā)重點(diǎn)。

    環(huán)氧類防腐涂料[8-9]

    環(huán)氧類防腐涂料以環(huán)氧樹脂為主體，與顏料、催干劑、助劑等調(diào)制而成。環(huán)氧樹脂涂料性能優(yōu)異：高附著力、高強(qiáng)度、耐化學(xué)品和耐磨性是目前海洋重防腐領(lǐng)域應(yīng)用最早、范圍最廣的重防腐涂料種類之一。

    環(huán)氧類防腐涂料種類繁多，主要分為雙酚A環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂兩大類。雙酚A環(huán)氧樹脂（如圖）分子結(jié)構(gòu)中含羥基、醚鍵和環(huán)氧基團(tuán)，與基底粘附力強(qiáng)；苯環(huán)使樹脂具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性；涂膜后耐酸堿性、耐腐蝕性和耐化學(xué)品性能優(yōu)異；常溫固化、施工方便，固化收縮率低，無揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生，綠色環(huán)保。

    環(huán)氧雙酚A的結(jié)構(gòu)式

    酚醛環(huán)氧樹脂，因含較多的環(huán)氧基團(tuán)，耐腐蝕性能和粘附力更強(qiáng)；固化交聯(lián)度更大，致密性更強(qiáng)，同時具有酚醛樹脂的耐高溫和耐腐蝕性能。但環(huán)氧基團(tuán)的增多使脆性增大，影響了其應(yīng)用范圍。以雙酚A代替苯酚合成雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂（如圖），游離酚含量低，分子量分布窄，雙酚A的引入使樹脂力學(xué)性能更強(qiáng)，收縮率更低，環(huán)氧基團(tuán)的增多使粘附力極強(qiáng)，柔韌性、熱穩(wěn)定性、絕緣性、耐水耐腐蝕性等性能更優(yōu)異。

    雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂

    通過填料等手段改性環(huán)氧樹脂，可以拓展其應(yīng)用范圍。Ghaffari等以雙官能團(tuán)硅烷作改性劑，通過紅外光譜和熱重分析等分析方法，對環(huán)氧復(fù)合材料中懸浮納米填料和涂層性能進(jìn)行研究，研究表明改性劑使懸浮納米填料的分散效果更好，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的改性懸浮納米填料后，涂層在浸泡期內(nèi)效果明顯。Paula等對水性環(huán)氧樹脂的微觀結(jié)構(gòu)展開分析，結(jié)果表明涂層表面的平均針孔大小與氯化物的滲透性有很好的相關(guān)性。劉江濤等分析了水性改性胺環(huán)氧固化劑與液體環(huán)氧樹脂配比，填料、助劑的選擇等問題，結(jié)果表明環(huán)氧基團(tuán)胺氫當(dāng)量比為1：1，顏料、非離子與陽離子潤濕劑配合使用時，制成的漆膜力學(xué)性能和耐化學(xué)性能優(yōu)異。Mukesh等以腰果酚代替雙酚A合成新型環(huán)氧樹脂并進(jìn)行紅外光譜和核磁共振譜的表征，結(jié)果表明：新型環(huán)氧樹脂腰果酚只需原來環(huán)氧樹脂中雙酚A使用量的40%~60%就能達(dá)到相同的性能。

    但目前這些改性方法只能改善樹脂某一特性，在面對復(fù)雜的海洋腐蝕環(huán)境時，應(yīng)用優(yōu)勢并不明顯。根據(jù)不同的使用領(lǐng)域，通過與各種樹脂和填料等混合，再結(jié)合物理和化學(xué)改性的方法研制水性化或高固體化環(huán)氧類防腐涂料是其發(fā)展方向，比如我們以雙酚AF代替雙酚A合成酚醛樹脂，再對其進(jìn)行環(huán)氧化，得到的含氟環(huán)氧樹脂，不但對基底具有優(yōu)異的吸附性能，而且極大的提高了環(huán)氧樹脂的防腐性能，在海洋防腐領(lǐng)域優(yōu)勢突出。涂料性能的優(yōu)劣依賴于樹脂的特性，還包括改性劑的研發(fā)，涂裝工藝的優(yōu)化等也是以后環(huán)氧類防腐涂料的科研方向。

    聚氨酯防腐涂料[9]

    聚氨酯涂料是常見的一類涂料，和環(huán)氧涂料有相似的性能，分為雙組份和單組份聚氨酯涂料。聚氨酯中除存在氨基甲酸酯鍵外，還有許多—OH、—NCO和不飽和雙鍵等，涂層耐酸堿、耐油、耐腐蝕、耐高低溫和耐磨等性能優(yōu)異。聚氨酯涂料屬于高固低VOC涂料，環(huán)境污染物排放量很低；聚氨酯涂料與基底附著力強(qiáng)，物理機(jī)械性能優(yōu)異，裝飾性能也很強(qiáng)，可在重防腐領(lǐng)域中作為面漆使用。

    目前，國內(nèi)外對水性聚氨酯防腐涂料改性方法有很多，主要包括：環(huán)氧樹脂改性、有機(jī)硅共聚改性、納米改性、復(fù)合改性。改性后水性聚氨酯防腐涂料的性能得到了很大的改善，但仍存在耐水性不強(qiáng)，對施工條件要求苛刻，產(chǎn)品價格較高等問題。

    研發(fā)新的水性聚氨酯防腐涂料改性方法是水性聚氨酯防腐涂料科研的主要方向，如使用乳化劑或者在主鏈上引入羧基、羥基等親水基團(tuán)制備水性聚氨酯涂料，研究的重點(diǎn)是如何提高其耐水性和縮短固化時間等方向；另外，雙組份聚氨酯涂料的研發(fā)很不成熟，這也是以后的一個研究熱點(diǎn)。總之，開發(fā)高性能的水性、高固體含量聚氨酯涂料，通過與環(huán)氧樹脂、氟碳樹脂等不同類型涂料聯(lián)用的技術(shù)是今后的研發(fā)方向。

    2海洋防腐涂料的發(fā)展

    未來海洋重防腐涂料的發(fā)展方向是： 環(huán)保、節(jié)能、省資源、高性能和功能化。例如： ①低表面處理防銹涂料不但可以減輕表面處理的壓力，避免預(yù)處理對環(huán)境造成的污染，并可節(jié)約大量維修費(fèi)用； ②無鉛無鉻化是無公害高性能防銹顏料和填料的發(fā)展方向； ③水性無機(jī)富鋅涂料作為零VOC 的環(huán)保型水性防腐涂料被廣泛應(yīng)用；④無溶劑涂料是研究的熱點(diǎn)，主要有無溶劑環(huán)氧涂料、無溶劑聚脲和聚氨酯涂料； ⑤納米粒子的引入可以改善涂料流變性，提高涂層附著力、涂膜硬度、光潔度和抗老化性能，是重要的發(fā)展方向之一； ⑥超耐候性面漆———氟碳樹脂及含氟聚氨酣等改性材料是面漆基料的極佳選擇，除用于船殼漆外，還可用于接觸強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的內(nèi)艙涂料等。換句話說，高固體化、無溶劑化（ 包括粉末涂料化） 或弱溶劑化、水性化、無重金屬化、高性能化、多功能化、低表面處理化、省資源化以及智能化等是涂料發(fā)展的國際趨勢[9-11]。

    環(huán)保涂料

    無公害高性能防銹顏填料隨著環(huán)境保護(hù)呼聲的日益高漲，健康環(huán)保的海洋涂料的開發(fā)應(yīng)用必將成為船舶涂料發(fā)展的趨勢，防腐顏料的無鉛無鉻化是防腐蝕涂料的發(fā)展方向。為此專家們研究開發(fā)出抑制鋼鐵腐蝕的新型防銹顏料，如磷酸鋅、磷酸鈣、鉬酸鋅、鉬酸鈣以及含鋅化合物等；新型的鋅-硅酸鹽改性的三聚磷酸鋁顏料等也是替代重金屬顏料的有效品種。金屬錳和其化合物在防腐涂料中作為防腐蝕作用的抑制性顏料使用無論是單獨(dú)效能還是綜合效能，與傳統(tǒng)的鉬酸鹽和鉻酸鹽抑制性顏料幾乎具有相同的效果；鐵氧體作為防腐蝕活性顏料也具有極佳的防腐效能。美國Gerace 公司用離子交換型防銹顏料代替含重金屬的防銹顏料，配制的涂料已用于北海油田平臺的防腐；發(fā)達(dá)國家已經(jīng)禁止使用紅丹防銹漆，所生產(chǎn)涂料中的顏料也都采用無毒的鋁粉、鋅粉、鐵紅等。

    納米微粒，如納米級TiO2、ZnO、CaCO3 及SiO2，用于防腐涂料具有極好的協(xié)同作用。納米顆粒與涂層形成較強(qiáng)的氫鍵結(jié)合，增強(qiáng)了涂層的致密性及抗離子滲透性。此外，納米微粒還可以改善涂料的流變性，提高涂層的附著力、硬度、光潔度和耐老化性，是重要的發(fā)展方向之一。

    水性涂料

    水性涂料中最重要的防腐涂料就是水性無機(jī)富鋅涂料，它是以無機(jī)物為主要成膜物、高含量的鋅粉為防銹顏料、水為分散介質(zhì)的高固體分厚膜涂料，是海洋環(huán)境防腐蝕領(lǐng)域中防銹性能最優(yōu)異的一類涂料，并且很有推廣價值。水性無機(jī)富鋅涂料作為一種零VOC 的環(huán)保型防腐涂料，已被各行各業(yè)所接受，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。近年國外還出現(xiàn)了無機(jī)磷酸鹽水性富鋅涂料，對底材處理要求相對較低，性能優(yōu)異。如德國GalvatechLed 公司開發(fā)的Zinga 富鋅涂料，含鋅95％，已使用多年，防腐性能極好。近年國內(nèi)水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用，性能也在不斷改進(jìn)完善中。除了水性無機(jī)富鋅涂料外，厚漿醇酸、水性環(huán)氧、丙烯酸改性醇酸或環(huán)氧、水性聚氨酯等水性涂料已達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用的階段，在內(nèi)艙和油水艙中底面配套使用時可極大地改善施工環(huán)境。但是，因?yàn)榇八幍沫h(huán)境比較惡劣，水性涂料的防腐蝕性能還達(dá)不到要求，使得水性涂料在船舶上的應(yīng)用較少。

    低處理表面防銹涂料

    船舶及海洋設(shè)施有許多狹小或不能搬動的部件，維修時往往難以進(jìn)行徹底的表面處理，通常處理后仍帶有不同程度的銹蝕物，并經(jīng)常處于高度潮濕及帶油（油艙維修時）的狀態(tài)，需要一種可以在這種低處理表面上直接進(jìn)行涂裝的高性能涂料。這種涂料不但減輕了表面處理的壓力，避免了預(yù)處理對環(huán)境造成的污染，并且節(jié)約了很多維修費(fèi)用，目前國內(nèi)外各公司均試圖開發(fā)出能適應(yīng)低處理表面的通用底漆。

    無溶劑聚脲、聚氨酯涂料

    20 世紀(jì)90 年代以來，無溶劑聚脲、聚氨酯噴涂工藝得到了迅速發(fā)展。它一次噴涂厚度可達(dá)到2 cm，幾分鐘即可固化成膜，不受施工環(huán)境的影響，特別適合于要求快速施工的厚涂平臺甲板和彈性地板涂裝。但是當(dāng)務(wù)之急是開發(fā)與之配套的原材料和施工工藝。為此，近年來國外為適應(yīng)環(huán)保要求而研制開發(fā)了一種新型無溶劑、無污染的防腐及裝飾材料：無溶劑聚脲彈性體及其涂裝技術(shù)。該彈性體具有強(qiáng)度高，柔韌性、耐磨性、抗?jié)窕浴⒖篃釠_擊性、抗凍性及裝飾性好等特點(diǎn)，同時也具有耐酸、堿、油、鹽及鹽霧等多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕和防水等性能，這類涂料已在化工設(shè)備及港口設(shè)施中得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的海洋化工研究院也開發(fā)了相應(yīng)的體系，其研究水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

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責(zé)任編輯：王元

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