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浅析水性船舶涂料的现状与发展

日期: 2018-09-25
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海洋涂料市场规模到2024年将超过150亿美元,从2016年到2024年的复合年增长率约为7%。

对低油耗的不断增长的需求将增强对防污剂的常规涂层的需求,推动整个船舶涂料市场。燃料消耗几乎占船舶总运营成本的一半,并且由于各种海洋生物的沉降,总体燃料消耗和二氧化碳排放,船体上的污垢增长可能增加高达40%。此外,严格的监管规范促使使用高成本和环保的船舶涂料。

船舶涂料市场已分为防污、防污、防腐和其他涂料。防污涂料广泛用于修理和检修活动以及新造船,以防止海洋生物在船体外层上生长或附着。这些生物通过降解和削弱金属体来破坏船体的整体性能和耐久性。该部分于2015年占整个船舶涂料市场40%以上的份额,并且由于大量船舶在未来几年需要维修,因此将具有高增长率。


浅析水性船舶涂料的现状与发展

2015年整体船舶涂料市场的防腐涂料销售额超过30亿美元,并且在预测范围内可能会以超过6%的复合年增长率蓬勃发展。经常接触盐水往往会腐蚀容器的底部,并需定期使用防腐涂层以防止生锈,从而提高容器的寿命和性能。此功能也将提升防腐船用涂料市场的需求。

以中国,韩国和日本为首的亚太地区在造船业方面取得了巨大进步。中国已成为全球领导者,新订单占全球造船业的33%以上。由于中国,日本,韩国,菲律宾和台湾的大型造船活动,亚太地区将占整个行业的重要份额。2015年,中国在造船业中的总销量超过2000万吨,其次是韩国,日本和菲律宾。

1、水性船舶涂料的分类

水性涂料有较多各类,其中水溶性涂料、水稀释性涂料和水分散性涂料是最主要的三种形态。因为船舶的特殊性, 其涂料生产更加严格,配比更加规范,当前,普遍使用到船舶防腐的涂料是水性涂料配套和同溶剂型体系配套两种。

2、水性船舶涂料性能要求

水性船舶涂料根据使用部位不同,有一定的技术标准要求,具体表现如下: 

水线、外弦和甲板部位,主要受到阳光照射、海水浸泡等影响,这些区域干湿交替较为明显,同时,受到长期海水的浸泡、波浪冲击等,还容易出现高度腐蚀的现象,在强光和紫外线照射影响下,这类区域老化的情况较为严重,如果使用涂层,就需要保证涂料具备可靠的耐海水腐蚀性、物理机械性、耐磨性、耐冲击性以及耐候性等特点, 对涂料的要求非常高。 

上层构造物的部位需要使用那些具有良好装饰性及耐候性的涂料,保证图案清晰明快,体现美观、大方。

承台、干燥货架的部分,主要是用来放置杂物或粮食的区域,这个区域使用功能较多,需要涂层能够达到耐高湿、 高温、耐磨、耐化学品腐蚀等特点,保证涂料使用功能。

原油箱、压载舱兼用箱以及废油箱等部分,对涂料和涂层的要求主要是应该具备一定的耐油、耐海水以及电化学防腐功能。

饮水舱、清水舱主要功能是装载水的部位,需要具备耐水性能。

货舱部分主要作用是装货,一般情况下,货物种类较杂, 主要是石油、化学品等,但也要考虑到这一点,涂层应具有耐油性和耐酸碱性等特点。

烟囱、管道等部位,长期在外,同时还有高温产生,涂料需要保证能耐 500℃的温度,才能满足使用要求。

3、水性船舶涂料研究现状

水性无机富锌涂料是水性涂料重要的原材料,也是起到主要作用的防腐涂料之一。其制作原理主要是通过无机物反应,利用高含量的锌粉制作成防锈颜料,利用水进行分解分散,使全部介质形成高固体分厚膜涂料,这类涂料主要用在远航海洋环境中,用做高防腐领域较为普遍,也是当前推广应用最好的防锈涂料。 

水性无机富锌涂料作为零VOC涂料,是当前最好的环保型防腐涂料,在不同的领域均有较好的应用,其发展速度较快,推广较好,前景非常广阔。

随着科学技术的研发,近些年来,国外还出现了水性无机磷酸盐富锌涂料,这种涂料不需要清理底材,只要符合涂层要求就可以使用,底材处理难度低,同时表现出了较好的性能。

我国也有部分水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料研制出来, 得到了快速应用,特别是在一些重点工程项目中,已经得到推广,其性能也较稳定,同时,在不断总结经验的同时,也在不断完善中。

厚浆醇酸、环氧、丙烯酸改性醇酸或环氧、聚氨酯等水性涂料也不断出现,使涂料产品变得越来越丰富,部分已经实现了产业化,进入了市场实测阶段,这些涂料主要还是在工程中使用较多,对于恶劣工作环境的船舶来说,水性涂料防腐效果还不能满足标准要求。

4、水性船舶涂料的应用

当前技术能力,见于市场的水性防腐涂料主要由三部分组成,一是丙烯酸体系;二是环氧体系;三是无机硅酸富锌体系,不常见的还包括醇酸体系、丁苯橡胶体系、沥青体系以及氟碳树脂体系等等。在此我们只研究用于船舱防腐的水性涂料,大体可以分成三种类型。

01、水性丙烯酸防腐涂料

这种防腐涂料的成分主要是以丙烯酸树脂为基础,按一定比例加入改性树脂、颜填料、助剂和溶剂等配制而成,这种涂料能够耐候、保光和保色。当前普遍使用的水性铁红丙烯酸防锈漆是一种自干型的涂料,这类涂料附着力强、 耐腐蚀性好、抗污性高,同时在使用的时候,还可以加入醇酸、硝基、氨基进行调制,形成能够配套使用的面漆。

02、水性环氧防腐涂料

现在使用的已经是改良过的涂料了,其性能较为优良,以往使用的是环氧沥青防腐涂料,多使用在压载水舱、长输油管、长输天然气管外壁部位,但是这种涂料沥青含量过高,使用时利用含酚类石油树脂代替沥青和改性的环氧树脂,这种做法能够保证钢铁不出现腐蚀的情况,同时涂装、检修也非常便利,更对人体无害。特效水性环氧防腐涂料使用方便,使用时,在被涂的底材部分只要用水冲洗,就能够进行涂装施工了,防腐作用较好,效果特别明显。

03、水性无机硅酸富锌防腐涂料

水性无机硅酸富锌防腐涂料主要由硅酸乙酯和硅酸盐两类构成。硅酸盐系列由硅酸锂、硅酸钠和硅酸钾等品种组成,主要用在钢铁防腐涂料制作中。锌还可以和无机聚合物产生化学类反应,钢铁表面就会出现锌铁配合物层,以此达到防腐蚀、耐候、导热和耐水的作用,还不影响静电传导。在安装时,焊接方便,还可以与漆一同进行焊接, 最高耐温水平为 400℃的高温,能够在恶劣的自然环境中,抵抗pH5.5~10.5 范围内的化学腐蚀。

04、水性氟碳涂料

这类涂料耐高温性、耐候性、耐药品性、耐腐蚀性、耐污性和耐寒性较优良,如果食品不慎接触到这种涂层,也不会导致中毒现象发生,是一种非常安全可靠的产品,涂层防护效果达 20a。这类涂料由烘烤型和自干型两种,施工涂装时非常便利,整个施工过程快速及时,不影响船体的使用。

05、水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯涂料对金属、木材、混凝土及塑料等表面具有良好的附着力,具备较强的耐候性、耐冲击性和耐磨性,和同类产品相比,表现出了低温成膜效果好,不需要成膜助剂,更不需要外加乳化剂和分散剂进行增塑、增型。同时,在使用时,为了提高其性能,还能与固化剂和交联剂进行改性配合,实现高光泽涂膜效果,能够适用于各类颜料。

06、船舶水性反射隔热涂料

船舶水性反射隔热涂料主要用于船舶的住舱、机舱、原油舱、内舱等舱室部位,这类涂层具备良好的耐高温性,对阳光直射导致的舱室升温起到保护作用,在一定程度上大大保证了船舶运行的稳定安全,这是一类较为经济的涂层,能够大大的节省能源,使温室气体快速排放,净化船舶内室。未来船舶将对水性反射隔热涂料有更高的要求, 只有不断完善技术能力,才能不断开发出新产品,满足多功能、通用化、实用化和工程化的使用要求。

5、结束语

未来几年,我国造船完工量将不断扩大,海工装备制造业也会实现快速增长。随着新型涂料的研发使用,新船舶涂料、重防腐涂料和特种涂料等高技术含量的产品将会面世,而水性船舶防腐涂料节省能源、减少污染、降低火灾的特点,将会是未来发展的主攻方向。


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