船舶航行的海洋環(huán)境是非常嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，腐蝕情況對(duì)船舶的運(yùn)營(yíng)壽命和航行性能產(chǎn)生了非常重要的影響。為了最大限度的防止或減緩船體材料的腐蝕，船舶從設(shè)計(jì)到制造，采取了各種防護(hù)方法，如船體涂裝防護(hù)涂料、加犧牲陽(yáng)極或電防腐、使用不易腐蝕的船體材料等。其中，涂裝材料是應(yīng)用中最廣泛、最便捷的防護(hù)手段。
1、船舶涂料的類(lèi)型和使用
根據(jù)船舶腐蝕的各種情況及各部位對(duì)防護(hù)要求的不同，經(jīng)過(guò)多年的研制和應(yīng)用，船舶涂料形成了自己的體系，主要分為防銹底漆、船體面漆、淡水艙涂料、防污涂料及特種涂料這幾個(gè)方面。
1.1船用防銹底漆
船舶用防銹底漆傳統(tǒng)上按照使用區(qū)域不同分為艙內(nèi)漆和外板漆。過(guò)去造船普遍采用氯化橡膠體系作為防銹底漆，而對(duì)于花鋼板下部及壓載艙等腐蝕情況較為嚴(yán)重的區(qū)域，則普遍采用瀝青底漆作為防護(hù)。
按照使用性能來(lái)看，氯化橡膠底漆具有涂裝性能優(yōu)良、涂膜成型較好、可復(fù)涂的優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格較為低廉，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但由于氯化橡膠底漆具有易老化、有毒性的缺點(diǎn)，只能作為一種低檔涂料。目前大部分被丙烯酸底漆和環(huán)氧底漆所取代，只在修船上還少量使用。隨著技術(shù)的發(fā)展，如今改性環(huán)氧涂料有全面替代防銹底漆的趨勢(shì)，而性能更為優(yōu)越的純環(huán)氧底漆也在新造船商使用廣泛。
由于瀝青對(duì)海洋環(huán)境存在污染，從20世紀(jì)90年代后期，國(guó)際上已基本禁止使用環(huán)氧瀝青涂料作為防腐涂料使用，國(guó)際上瀝青涂料和焦油環(huán)氧涂料已基本停產(chǎn)。但由于瀝青防腐性能優(yōu)良，且國(guó)內(nèi)法規(guī)要求不嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家還在生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。
艙內(nèi)非重要部位的防銹底漆過(guò)去采用較多的是鐵紅醇酸底漆，現(xiàn)在仍在廣泛使用。但由于其中主要組成部分——紅丹粉具有毒性，對(duì)船員的生活和健康存在影響，現(xiàn)在各國(guó)已達(dá)成共識(shí)，今年內(nèi)取消鐵紅底漆�，F(xiàn)在含鋅的醇酸底漆已經(jīng)在造船上使用，效果良好。
1.2船體面漆
船體面漆分為水線(xiàn)漆、干舷漆、上建漆、甲板漆和艙內(nèi)面漆等部分。
過(guò)去傳統(tǒng)造船通常采用氯化橡膠面漆作為外圍漆，而由于氯化橡膠面漆易老化的先天不足，后來(lái)逐漸被病死算面漆所取代。而丙烯酸面漆由于存在容易粉化的缺陷，近年來(lái)新造船使用的較少，現(xiàn)在造船商普遍采用的是環(huán)氧面漆和聚氨酯面漆。聚氨酯面漆具有硬度高、色澤好、保光性強(qiáng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，正成為船舶面漆的主打產(chǎn)品。而且，由于面漆的性能得到了提高，現(xiàn)在外用面漆部分區(qū)分越來(lái)越不明顯，有逐步統(tǒng)一的趨勢(shì)。
由于面漆的顏料中含有有毒的鉻酸鹽，已被明令禁止使用。目前，代替的顏料價(jià)格較為昂貴，且保色性還有待提高，色彩鮮艷的面漆還主要集中在幾個(gè)國(guó)際品牌中生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家的能力不足。
1.3淡水艙涂料
過(guò)去傳統(tǒng)造船淡水艙是采用涂膜水泥的方法防護(hù)的。采用水泥防護(hù)對(duì)水質(zhì)沒(méi)有影響，但水泥存在空隙多、易開(kāi)裂的缺點(diǎn)，對(duì)鋼板銹蝕的防護(hù)差強(qiáng)人意�，F(xiàn)在新造船普遍采用淡水艙漆進(jìn)行淡水艙的涂裝。
淡水艙涂料目前普遍采用的是純環(huán)氧涂料，有高固體分和無(wú)溶劑環(huán)氧涂料兩種，后者對(duì)施工的設(shè)備和技術(shù)水性要求很高，小型船艙一般很少使用。目前從使用情況來(lái)看，普遍存在施工苦難、氣味去除不徹底的情況，淡水艙的水質(zhì)得不到很大提高，最多作為生活用水，很難達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
高檔的淡水艙涂料目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)較少，一般都需要進(jìn)口。不僅供貨周期唱，而且高檔涂料的施工條件苛刻，對(duì)環(huán)境溫度、濕度、通風(fēng)條件、除銹水平、噴涂設(shè)備要求較高、中小型船廠(chǎng)就算按照船東要求施工，采用高檔淡水艙涂料，也很難達(dá)到涂料應(yīng)具備的性能要求。
1.4防污涂料
為了防止船體海生物附著對(duì)船體產(chǎn)生生物腐蝕和影響航速，船體水下部分普遍采用防污涂料抑制海生物發(fā)展。過(guò)去傳統(tǒng)采用防污涂料是使用含砷、鎘、鉛、錫的化合物對(duì)海生物造成殺傷，但這些化合物通過(guò)海生物進(jìn)入人體，對(duì)人體的健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。目前國(guó)際上已經(jīng)明令禁止上述成分的防污涂料在船舶上使用。
目前船舶上采用的防污涂料是采用氧化亞銅作為防污劑的防污涂料，分為長(zhǎng)效防污涂料和自?huà)伖夥牢弁苛蟽煞N。前者施工結(jié)束后必須盡快下水，否則開(kāi)裂，后者則沒(méi)有這些限制。從使用情況看，長(zhǎng)效防污涂料適合于在航率不高的船舶和海上設(shè)施使用，而自?huà)伖夥牢弁苛线m合航速比較快、在航旅高的船舶。由于氧化亞銅仍然對(duì)人體存在毒性，國(guó)際上只是讓其作為一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品存在的，未來(lái)將逐步禁止使用。新一代的防污涂料研制已經(jīng)提上日程，但從面市的產(chǎn)品來(lái)看，存在價(jià)格昂貴、施工困難和使用范圍狹小的缺點(diǎn)，難以適應(yīng)大規(guī)模造船的要求。
1.5特種涂料
特種涂料是隨著近年來(lái)船舶市場(chǎng)的發(fā)展而逐漸推廣是用的，包括油艙涂料、防火涂料、化學(xué)品艙涂料和耐高溫涂料。這些涂料的使用普遍要求進(jìn)行特種涂裝作業(yè)，對(duì)施工條件要求較高，大多數(shù)情況下根據(jù)艙室的具體情況和裝載物的不同進(jìn)行定制生產(chǎn)。
目前普遍采用的特種涂料主要使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體添加對(duì)應(yīng)特殊要求的添加劑(如油艙的耐油顏料)生產(chǎn)而成。而通用的乃問(wèn)涂料采用鋁粉作為添加劑達(dá)到一定的耐溫效果。而對(duì)于條件苛刻的環(huán)境，則需選用特殊的涂料系列，如采用硅酮涂料作為耐高溫段涂料使用。
2、船舶涂料的發(fā)展方向
隨著世界海洋工業(yè)的迅速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法對(duì)船舶工業(yè)的影響，船舶涂料今后可持續(xù)發(fā)展方向重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高性能及環(huán)保型涂料。
2.1低表面處理防銹涂料
船舶及海洋設(shè)施有許多狹小緊密或不能搬動(dòng)的部件，維修是往往難以進(jìn)行徹底的表面處理，正常處理后仍帶有不同程度的銹蝕物，并常處于高度潮濕及帶油(油艙維修中)的狀態(tài)，需要一種在惡劣表面可直接進(jìn)行涂裝的高性能低表面處理涂料，這種涂料不但可以減輕表面處理的壓力，避免預(yù)處理對(duì)環(huán)境造成的污染，并可節(jié)約大量維修費(fèi)用。
2.2高性能無(wú)公害防銹顏料和填料
鈍化性或緩蝕型船舶涂料一般使用含鉛、鉻等重金屬的防腐顏料，這些顏料有一定的毒性。為此，研究開(kāi)發(fā)一直鋼鐵腐蝕的新型活性顏料，如磷酸鋅、磷酸鈣、鉬酸鈣以及其他含磷化合物等;新型的三聚磷酸鋁、四氧化錳和鐵氧體作為防腐蝕活性顏料也有極佳的防腐效果。
2.3超耐候性面漆
有機(jī)硅樹(shù)脂涂料的耐候性和耐久性極好，一般可使用10～20年或者更長(zhǎng)的時(shí)間。目前開(kāi)發(fā)的改性有機(jī)硅樹(shù)脂涂料主要有：有機(jī)硅醇酸樹(shù)脂涂料、有機(jī)硅橡膠改性聚氨酯涂料、丙烯酸有機(jī)硅樹(shù)脂涂料等。
2.4無(wú)溶劑涂料
無(wú)溶劑環(huán)氧涂料具有一次成膜、便于噴涂、可常溫固化、邊緣覆蓋性好、防腐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn);而無(wú)溶劑聚氨酯涂料的性能更為出色，具有易施工、無(wú)針孔、耐候、機(jī)械性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。由于施工過(guò)程中無(wú)有機(jī)溶劑揮發(fā)，不僅涂料厚度計(jì)防腐效果得到保障，而且液艙內(nèi)部施工安全性明顯改善。
3、船舶防污涂料的發(fā)展方向
目前，新型防污涂料的研究開(kāi)發(fā)主要采用4條線(xiàn)路;改變涂層表面的物理化學(xué)特性，如低表面能防污、高吸水不穩(wěn)定表面防污、表面植絨防污等;采用生物化學(xué)和仿生防污方法;開(kāi)發(fā)新型無(wú)毒防污劑，進(jìn)一步發(fā)展自?huà)伖夥牢弁苛?/span>;點(diǎn)解海水防污涂料，離子交換樹(shù)脂型防污涂料等。
3.1低表面能涂料
這種涂料基于涂層的低表面能特性發(fā)揮防污作用。涂料表面具有低的表面能，海洋生物難于附著或者不牢，船舶航行時(shí)在水的剪切力作用下可以使附著生物接觸，或利用專(zhuān)門(mén)的清理設(shè)備很容易地將附著生物去除，從而達(dá)到防污目的。目前，此種涂料已有產(chǎn)品面市。
3.2生物化學(xué)防污劑及仿生涂料
生物化學(xué)防污劑及仿生涂料概念源自人們對(duì)海洋生物天然的防附著特性的認(rèn)識(shí)，海洋生物如海豚、海蟹等長(zhǎng)期置身海水，但沒(méi)有附著生物粘附。研究發(fā)現(xiàn)，海洋生物通過(guò)分泌一種對(duì)附著生物有避忌或抑制作用的特殊化學(xué)物質(zhì)，或者通過(guò)特殊的表面邢臺(tái)，避免其他海洋生物在體表附著。依據(jù)這些機(jī)理，人們研制開(kāi)發(fā)了仿生防污方法。目前存在的主要問(wèn)題尚不清楚，且天然防污劑產(chǎn)量少，難以人工合成。
3.3海水電解導(dǎo)電涂料
海水電解導(dǎo)電涂料的工作原理是以導(dǎo)電涂層為陽(yáng)極，船殼鋼板為陰極，當(dāng)微小電流通過(guò)時(shí)，會(huì)使海水電解，產(chǎn)生次氯酸鈉，借此達(dá)到防止海洋生物在船殼表面附著的墓地。為提高導(dǎo)電涂料的使用壽命，研究人員對(duì)導(dǎo)電防污涂料配制所用的樹(shù)脂、導(dǎo)電填料和固化劑等展開(kāi)了詳盡的研究。
3.4無(wú)毒防污和新型自?huà)伖馔苛?/span>
海洋污損生物適宜在pH值為7.5～8.0的微堿性海水生長(zhǎng)。由此，開(kāi)發(fā)出以高酸值樹(shù)脂或添加高酸性防污劑制成的防污涂料，涂膜表面呈酸性，形成不合適海洋生物生長(zhǎng)的微環(huán)境，從而達(dá)到驅(qū)趕和防潮的效果。
