我国船舶防污漆防腐漆发展历程现状及开发方向
船舶防污漆防腐漆发展历程现状及开发方向
一、船舶漆简介
1、船舶漆定义：
涂装于船舶内外各部位、以延长船舶使用寿命和满足船舶的特种要求的各种油漆统称为船舶漆。
2、船舶漆组成
船舶漆是船舶底漆、船底防锈漆、船底防污漆、船舶水线漆系列、船壳及上层建筑用漆、各类船舶舱室用漆- 压载水舱漆、油舱漆、饮水舱漆、干货舱漆等一系列油漆组成的。
车间底漆包括:酚醛改性磷化底漆、环氧富锌底漆、正硅酸酯锌粉底漆、不含金属锌粉底漆。
防锈底漆包括:磷酸锌防锈漆、锌黄防锈漆、红丹防锈漆、其他防锈漆。
船底漆，也是船水下部位的用漆包括:船底防锈漆和船底防污漆。其中船底防锈漆又包括:沥青船底防锈漆、氯化橡胶船底防锈漆、环氧沥青船底防锈漆;船底防污漆包括:溶解型--沥青系氧化亚铜防污漆;接触型--氯化橡胶、乙烯类 氧化亚铜防污漆;扩散型:有机锡防污漆;自抛光防污漆--有机锡高聚物防污漆。
二、我国船舶漆发展历程及现状
20世纪80年daichu，我国船舶防腐漆总体水平处于起步阶段，主要的生产厂有上海开林造漆厂、大连油漆厂和广州造漆厂等，以生产沥青漆、醇酸漆两大类涂料为主。因此，船舶的整体防护水平低，施工性能差，涂料干性差，漆膜薄，远洋轮船一般每年需进船坞一次重新涂漆。1979年，香港招商局海通公司引进丹麦hempel公司船舶防腐漆专利技术，开始生产传统型和中档船舶防腐漆，除了传统型醇酸漆外，还有不溶解型氯化橡胶防污漆、环氧沥青压载舱漆、船底防锈底漆、环氧车间底漆、快干丙烯酸面漆等系列，使船舶防腐漆的配套升级到中档水平，远洋轮船进船坞周期可延长至一年半到两年。
自抛光防污漆（spc）是国外20世纪70年dai开发的新型防污漆，它在船舶航行时可以自动抛平，保持或降低船底粗糙度，保证航速，节能效果明显。80年dai中后期，国外各主要船队已有一半以上采用自抛光防污漆，而我国的远洋船队此时才开始进入试验阶段，一直到90年dai才大量采用。80年dai我国典型的船舶防腐漆配套体系如下：船底防锈体系采用2道沥青防锈漆/2道氯化橡胶防锈漆；船底防污体系采用2道沥青防污漆/2道氯化橡胶防污漆；水线采用2道酚醛醇酸底漆+醇酸水线漆/2道氯化橡胶底漆+氯化橡胶水线漆；外舷采用2道红丹醇酸底漆+醇酸船壳漆/2道氯化橡胶底漆+氯化橡胶船壳漆；甲板采用2道红丹醇酸底漆+醇酸甲板漆/2道氯化橡胶底漆+氯化橡胶甲板漆；压载舱采用水泥浆+沥青漆/环氧沥青漆；散装货舱采用2道酚醛醇酸底漆+油改性铝粉漆。
90年dai以来，我国的船舶防腐漆和造修船行业有了质的飞跃，并逐步走向成熟。90年dai末，世界上各主要的船舶防腐漆集团都到中国投资建厂，如较早的英国ip、挪威的juton、日本的关西涂料，再后来荷兰的sigma、英国的伯爵、韩国kcc以及我国台湾的永记等。这标志着代表当代船舶防腐漆先进水平的外国涂料厂家大量进入中国市场，对我国的船舶防腐漆生产厂无疑是一个很大的冲击，但也促使我国船舶防腐漆生产企业在激烈的竞争中不断进步。青岛海洋化工研究院、中船总公司725所、上海11所等单位，在船舶防腐漆生产和涂装方面投入了大量研发力量，取得了许多可喜的成果。与此同时，船舶防腐漆品种从传统型向中高档方向发展，以环氧漆为主体的船舶防腐漆，已经占整个新造船用涂料的60%以上。环氧漆或环氧沥青漆不仅作为船底防锈漆体系的主要品种，而且广泛应用于压载舱、淡水舱、化学品舱等作为舱用涂料。新造船的外舷区，有70%的船舶采用环氧漆作为防锈漆体系。环氧漆的耐化学品性优良、附着力强、硬度高、耐冲击性好，因此得到迅速的发展和广泛的应用，逐渐取代了传统的醇酸类涂料和因环保问题而日渐萎缩的氯化橡胶类涂料。
另外，进入90年dai，世界环保呼声日益高涨，各国环保法规不断强化，推动船舶防腐漆向高效、节能、环保、经济方向迅速发展。无毒、低毒、高固体分厚浆、无溶剂、重防腐等新一代船舶防腐漆品种不断出现，最明显的例子是无锡自抛光防污漆（tf-spc）的出现和市场化。虽然自抛光防污漆性能优异，是防污漆的主流品种，但它采用有机锡丙烯酸共聚物，水解后有机锡基团进入海水中，严重影响海洋生物的生态环境。为此，世界各大船舶防腐漆公司在90年daichu就致力于无锡自抛光防污漆的开发研究，并不断推出新的替代产品。与此同时，高固体份厚浆重防腐涂料研制成功，在船舶上得到应用。该涂料一次成膜厚度可达200μm以上，甚至可达500~2000μm，可减少施工次数，节省人工和船舶制造周期，且防腐性能优异。另外，由于它的固体份高，挥发性有机化合物（voc）含量低，符合环保要求，也减轻了对环境和施工人员的危害。90年dai典型的船舶防腐漆配套为：船底防锈漆体系采用2道环氧沥青漆+乙烯沥青漆/2道高固体分环氧漆+改性环氧漆；船底防污漆体系采用2道或3道spc+2道或3道tf-spc；水线采用环氧-乙烯沥青漆+2道spc/环氧漆+改性环氧漆+2道tf-spc；外舷采用2道环氧漆+丙烯酸磁漆（聚氨酯面漆）；甲板采用2道高固体分环氧漆；压载舱采用2道环氧沥青漆/2道改性环氧漆；散装货舱采用2道改性环氧漆；油舱采用2道改性环氧漆。
值得一提的是，90年dai以来我国涂装技术提高到一个新水平，各大中型造船厂纷纷成立了专门的涂装公司，对涂装设备、涂装工艺和涂装管理进行了大量改进和标准化工作。船舶防腐漆和涂装技术的巨大进步，为我国造船业的发展作出了应有的贡献。
三、船舶各部位对涂料质量的要求
随着现代工业的高速发展，船舶的现代化、高速化、高效率运输及环境保护方面愈来愈受到人们的广泛关注，船舶防腐涂料也在不断更新换代。根据船舶不同的部位，船舶防腐涂料大体可分为船底涂料，水线、外舷、甲板涂料，油舱涂料，饮水舱涂料，货舱涂料，压载舱涂料等。
1、船底涂料的质量要求
钢材在海水中的自然腐蚀量为0.1 mm/a，附着在船底外部的海生物也会引起航行速度降低，造成燃料费、清除费的增加，所以要求船底涂料具有优异的耐海水性和防污性。防污漆是船舶防腐漆的重要产品之一，是由漆膜中防污剂在一定时间内缓慢地溶在海水里，从而防止海生物的附着。长久以来，以有机锡为防污剂的防污漆作为一种实用、有效的防护涂料广泛应用于船舶船体水线以下部位等。但随着有机锡材料在防污涂料中的大量使用，有机锡对海洋环境的污染也逐渐引起人们的重视。国际海事组织（imo）要求从2003年1月1日起禁止使用有机锡基防污漆，到2008年1月1日完全禁止在船舶上使用该类产品，有机锡基防污涂料就此逐步退出历史舞台。
我国国家标准gb/t6822—2007《船体防污防锈漆体系》自2008年4月1日开始实施，该标准规定防污漆中锡总量应小于2500mg/kg干油漆样品。该标准实施后，为我国目前各类船舶防污漆以及配套的船底防锈漆提供一个与国际先进水平接近的、切实可行的国家标准。近年来，我国船底防锈漆生产企业加大研发力量，环境友好型防污涂料得到快速发展，以氧化亚铜为主要防污剂的新型无锡防污涂料就是其中之一。
2、水线、外舷、甲板涂料的质量要求
水线、外舷、甲板由于干湿交替作用引起腐蚀，波浪冲击引起损坏及紫外线照射引起老化，该部位的涂膜应具有良好的耐海水腐蚀性，优异的物理机械性、耐磨性、耐冲击性和耐候性。由于四氯化碳溶剂对大气层的危害，已被列入限制或禁用之列，以此类溶剂生产的氯化橡胶涂料也逐渐被限制或禁用。开发取代氯化橡胶的高氯化聚乙烯、热塑性丙烯酸树脂用于水线漆；开发改性环氧漆、丙烯酸漆、高性能丙烯酸聚氨酯漆，用于船壳；开发耐磨性、耐候性、耐化学品性优良的甲板防腐漆是船舶防腐漆发展的趋势。2008年新制修定的gb/t9260—2008《船用水线漆》、gb/t6745—2008《船壳漆》、gb/t9261—2008《甲板漆》等国家标准对相关的产品性能提出了更高的要求，涂料生产企业应调整产品配方，提高产品综合性能。
3、货油舱涂料的质量要求
我国货油舱漆主要采用纯环氧涂料和环氧煤沥青防腐涂料，这两种涂料都具有良好的耐油性、耐化学品性和耐水性，能满足货油舱的耐油性和耐海水性要求，但由于涂装道数多，这对于通风困难的舱室施工比较麻烦。为了减少涂装道数、简化施工工序、减少环境污染及对人体的危害，有必要开发厚膜型货油舱涂料。2008年新制修定的gb/t6746—2008《船用油舱漆》、gb/t9262—2008《船用货舱漆》对产品的耐盐雾性能要求有所提高。另外，国际海事组织（imo）目前已成立工作组，正在起草船舶空舱和货油舱的保护涂层性能标准，其中对涂层的主要性能要求有：耐二氧化碳、二氧化硫和硫化氢气体、耐有机酸、耐热性（70℃）等；对油舱顶面涂层要求能耐热/冷循环。针对imo拟制订的新标准要求，我国船舶防腐漆生产厂家应该早作准备。
4、饮水舱涂料的质量要求
饮水舱涂料要求涂料饮水性试验合格，并耐水。国产饮水舱涂料以纯环氧涂料为主，具有较好的耐水性、耐油性和耐化学品性，毒性较低。缺点是施工温度低于5℃时涂膜难以固化。国产饮水舱涂料执行的标准为gb5369—2008《船用饮水舱涂料通用技术条件》，该标准系强制性国家标准，2008年12月发布，2009年12月1日实施。原标准理化指标基本满足使用要求，但其卫生要求已不满足日趋严格的环保及卫生防护的要求，诸如停靠美国的船舶要求饮水舱涂料取得fda认证，有的船东提出应对饮水舱涂料作更详尽的毒理学试验等，修订后的标准在基本保留原标准中特性理化指标的基础上，参照卫生部的卫法监发［2001］161号文件对卫生要求作了较大的改动和增补。修订后的标准不仅规定要进行生活饮用水水质卫生检测，还规定应进行浸泡水的ld50、ames和哺乳动物细胞染色体畸变的毒理学试验。因此涂料生产企业应进一步关注产品的安全性，开发无溶剂和水性饮水舱涂料是今后发展的方向。
5、压载舱涂料的质量要求
压载舱处于舱室内高温、高湿和海水的严重腐蚀环境，加上舱室的结构复杂，使得压载舱的防腐蚀涂层很容易在较短时间内发生裂纹、剥落和失效，进而引起船体结构腐蚀。由于压载舱的结构特点，其周期性维护非常困难，因此要求压载舱涂料具有长效的可靠使用寿命。环氧沥青涂料、聚氨酯沥青涂料是防腐性能优异的压载舱涂料，但由于其黑颜色不易发现早期的涂层破坏所引起的基体钢板锈蚀问题，以及对涂装施工人员的健康影响，使得沥青系压载舱涂料退出在压载舱部位的应用。目前压载舱用涂料主要为厚膜环氧型涂料。
2008年，我国新制修定了gb/t6823—2008《船舶压载舱漆》国家标准。该标准的技术指标与2006年12月8日国际海事组织（imo）海事安全委员会（msc）根据修订的海上生命安全公约（solas）条款ⅱ-1/3-2通过的《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准》（简称pspc）相关内容等效，标准的主要试验方法、试验条件、评定指标等与pspc中的附件《所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所用涂层的涂层合格性试验程序》一致。2006年12月8日，国际海事组织（imo）海事安全委员会（msc）根据修订的海上生命安全公约（solas）条款ⅱ-1/3-2通过的保护涂层性能标准（简称pspc）/1/中《所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所用涂层的涂层合格性试验程序》已于2008年7月强制实施。该标准包括涂料、涂层性能标准及造船涂装全过程质量控制要求两部分。pspc规定：船舶压载舱涂层保护的目标寿命为15年，在涂层选择的预备资格试验中，除涂层体系防腐的通用性能检测外，必须通过依据其附件1《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层的资格试验程序》的试验程序或等效的试验程序进行的180天试验。目前，国内压载舱涂料生产企业及船厂的产品质量、涂装实际状况与新涂层标准要求比较，差距较大，要满足新标准的要求，需要较大的投入和改进。
四、船舶防腐涂料发展方向
船舶防腐涂料属于重防腐涂料，范時非常广泛。如防锈底漆、船壳漆、甲板漆、内舱漆、液舱涂料等等，此外，根据其基料类型的不同，船舶涂料还划分为常规涂料和高性能涂料两类。以沥青、油脂类、醇酸树脂、酚醛树脂及一些天然树脂为基料的船舶涂料是早期发展和应用的涂料为常规涂料。而以各种耐水性好、耐化学性好的合成树脂为基料，多数制成厚膜型的船舶涂料，是近年来不断发展和日益广泛获得应用的涂料，为高性能涂料。随着世界海洋工业的迅速发展和环境保护法对船舶工业的影响，我国船舶涂料今后可持续发展的方向是：重点开发高性能及环保型涂料。
(1)提高车间底漆的耐热性，旨在大幅度降低焊接、切割和火工校正时车间底漆的烧损范围，进而降低二次除锈的工作量。目前已有许多厂商开发出最新一代的耐高温无机锌车间底漆，比以往无机锌车间底漆只能耐400℃高温的耐热性大大提高一步，能够达到耐800℃甚至1000℃的高温，这种车间底漆已在劳动力紧张且价格昂贵的某些造船国家中获得广泛使用。
(2)发展低表面处理要求的防锈底漆，使防锈底漆对钢材基底表面处理的要求从通常的iosa2-2.5级和st3降低为iso st2级甚至以下的程度，从而大大降低除锈的工作量。船舶有许多狭小紧密或不能动的部件，维修时往往难以进行彻底的表面处理，正常处理后仍带有不同程度的锈蚀物，并常处于高度潮湿及带油(油舱维修中)的状态，需要一种在恶劣表面可直接进行涂装的高性能低表面处理涂料，这种涂料不但可以减轻表面处理的压力，避免预处理对环境造成的污染，并可以节约大量维修费用。
（3)发展超耐候性面漆。有机硅树脂涂料的对候性和耐久性极好，一般可使用10-20年或更长的时间，可用作防腐体系的面漆，纯有机硅树脂因物理性能过于极端，难于直接用于重防腐体系。目前开发的可用于防腐体系的新型低温固化改性有机硅树脂涂料主要有：有机硅醇酸树脂涂料、有机硅橡胶改性聚氨酯涂料、丙烯酸有机硅树脂涂料等。
氟碳树脂是近年来广受关注的新型材料，具有极其优异的耐水性、耐油性、耐沾污性、耐化学品性、耐溶剂性等，是制造超耐水性重防腐涂料及建筑涂料的优良材料。在极其苛刻的海洋腐蚀环境下，氯碳树脂及含氯聚氨酯等改性材料是面基料的极佳选择，除用于船壳漆外，还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。
(4)发展配套性广的防锈底漆，旨在使船舶涂层配套系统简单化，即不论船舶的何种部位，不论其中间漆和面漆采用何种类型的涂料，都可采用同一种防锈底漆。
(5)发展厚膜型、超厚型涂料，旨在减少涂装次数。这对于结构复杂、工作条件恶劣的液舱具有特别重要的意文。不少涂料厂商开发了一次涂装可达500μm以上干膜原度的涂料，甚至已开发了一次涂料可达2000μm以上的船舶和海洋工程防腐蚀应用的环氧系涂料。
(6)发展防污涂料。海洋生物对船体的附着会带来一些严重的问题，如使船舶航行速度降低，油耗增加，水下结构被腐蚀破坏等。人们曾使用含砷、镉、铅、铜、锡等化合物作为防污剂防止海洋生物附着，但这些化合物有毒，基本被禁用。目前新型防污涂料的研究开发主要采取四条路线：改变涂层表面的物理化学特性，如低表面能防污、高吸水不稳定表面防污、表面植绒防污等。采用生物化学和仿生防污方法，开发新型无毒防污剂，进一步发展自抛光防污涂料、电解海水防污涂料、离子交换树脂型防污涂料等。
(7)开发速干型涂料，旨在缩短涂料固化、干燥时间，进而缩短造船周期。尤其在冬季，环氧系、环氧沥青这两类船舶上大量应用的涂料，往往在气温低于5℃时就难以干燥和固化，甚至经过2-3天后涂层表面仍难以达到人在其表面能够行走的程度，这对于造船厂来说，造船周期不得不为此延长。速干型的环氧涂料和环氧沥青涂料可使涂料干燥时间缩短到24小时甚至更短的时间。
(8)发展无溶剂或水性防锈涂料，旨在减少有机溶剂对大气的污染，杜绝爆炸、火灾的危险性。用低點度液体环氧树脂制成的无机溶剂环氧涂料具有一次成膜，便于喷涂、可常温固化、边缘覆盖性好、防腐蚀性能优异等特点。由于施工过程中无有机溶剂挥发，不仅漆膜厚度及防腐效果得到保障，而且液舱内部施工环境和施工安全性明显改善。
（9)发展低毒、无毒涂料。如采用古马隆树脂代替煤焦沥青的漂白环氧沥青涂料，可免除煤焦沥青对人体的危害，钝化型或缓蚀型船舶重防腐涂料一般使用含铅、铬等重金属的防腐颜料，这些颜料有一定的毒性，采用新型低毒、无毒颜料取代铅、铬系重金属颜料，如:磷酸锌、磷酸钙、钼酸锌、钼酸钙等新型活性颜料及新型的锌一硅酸盐改性的三聚磷酸铝颜料等，这对人体健康和环境保护均有很大意义。
(10）生物化学防污剂及仿生涂料。生物化学防污剂及仿生涂料概念源自人们对海洋生物天然的防附着特性的认识，海洋生物如海豚、海蟹等长期置身海水，但没有附着生物粘附。研究发现，海洋生物通过分泌一种对附着生物有避忌或抑制作用的特珠化学物质，或者通过特殊的表面形态，避免其他海洋生物在体表附着。依据这些机理，人们研制开发了仿生防污涂料。
此外，为了进一步提高涂料的防蚀性能、优化性能和施工的方便性，各国涂料厂商正逐步推进一些高性能的涂料，如:超厚膜型环氧玻璃鳞片重防腐蚀涂料、湿润面涂装涂料、水中涂装涂料、防结冰涂料等
五、结束语
船舶防腐防污涂料新品种的开发日新月异，当今船舶涂料的发展的方向是高效，省力、合理、低毒、安全。我国船舶防腐防污徐料品种较少，随着我国造船事业的快速发展，我们应关注国际上防防污涂料发展势，加速开发新型防离防污涂料新品种，以满足我国船舶工业迅速发展的需要。
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