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海洋是人類資源的寶藏、國家安全的重地和科學(xué)考察的前沿。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)和科技水平的提高、以及對能源的強(qiáng)勁需求，海洋資源引起了國家的高度重視。根據(jù)國家工業(yè)和信息化部會同國家發(fā)展改革委、國家科學(xué)技術(shù)部、國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會、國家能源局、國家海洋局共同制定了《海洋工程裝備制造業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》以及《海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》。高技術(shù)船舶及海洋工程裝備被列入《重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新指導(dǎo)目錄》。近年來，國家工業(yè)和信息化部每年都發(fā)布高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目指南和海洋工程裝備科研項(xiàng)目指南，以加速我國海洋工程技術(shù)的發(fā)展?？傊?，國家把發(fā)展海洋科技、經(jīng)略海洋、建設(shè)海洋強(qiáng)國放在了國家戰(zhàn)略的高度。
海洋防腐涂料的種類
海洋工程中鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕種類多樣：電偶腐蝕、空蝕現(xiàn)象、磨損腐蝕和沖擊腐蝕、析氫腐蝕、吸氧腐蝕等。應(yīng)用較多的重防腐涂料主要有：環(huán)氧類防腐涂料、氟碳防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠
防腐涂料、有機(jī)(無機(jī)) 硅類樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料、玻璃鱗片類重防腐涂料和有機(jī)(無機(jī))富鋅涂料。
1.環(huán)氧類防腐涂料
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。
2.氟碳防腐涂料
氟碳防腐涂料以含氟樹脂為主要成膜物質(zhì)，氟原子電負(fù)性大、半徑小，C-F鍵鍵長短、鍵能強(qiáng)、極化率低，這類涂料表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐候性、耐熱性和耐化學(xué)品性，具有優(yōu)異的自清潔性能、防污性能和超強(qiáng)的耐腐蝕性能。
3.橡膠防腐涂料
橡膠涂料以天然橡膠衍生物或合成橡膠為主要成膜物質(zhì)。應(yīng)用范圍較廣的主要有氯磺化聚乙烯防腐涂料和氯化橡膠防腐涂料。橡膠涂料無毒無味、對皮膚無刺激性，涂膜耐腐蝕性強(qiáng)、與基底粘附力
大，同時(shí)具有快干、耐水耐磨以及抗老化等優(yōu)點(diǎn)，橡膠防腐涂料主要用于船舶、水閘、化工等領(lǐng)域。
4.有機(jī)硅樹脂涂料
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。
5.聚氨酯防腐涂料
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。
6.聚脲彈性體防腐涂料
聚脲彈性體涂料由氨基化合物和異氰酸酯反應(yīng)生成，多用于海上橋梁防腐。上世紀(jì)80年代末由美國研發(fā)成功，因優(yōu)異的性能，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，是繼高固體、粉末涂料，水性涂料，光固化涂料等之后，開發(fā)的新型、高效、易涂刷的雙組份純聚脲彈性體涂料。這種高厚膜彈性體涂料特點(diǎn)明顯：固體含量高、綠色環(huán)保，涂膜厚且致密柔韌，與基底附著力強(qiáng)，耐紫外、耐沖擊等性能優(yōu)異，施工簡便。
7.玻璃鱗片重防腐涂料
玻璃鱗片防腐涂料是以樹脂為主要成膜物質(zhì)，添加特殊玻璃鱗片[30,31] 為骨料，加入合適助劑等制得的一類涂料。特點(diǎn)有：玻璃鱗片纖薄，與涂層重疊，抑制了介質(zhì)滲透，屏蔽效果極好；涂膜具有很強(qiáng)粘附
力和力學(xué)性能，耐腐蝕性、堅(jiān)韌性極強(qiáng)；鱗片使涂層 與基底應(yīng)力降低，防止涂膜產(chǎn)生罅隙、脫落現(xiàn)象；鱗片在涂層中反射大量紫外線，樹脂耐紫外性、耐候性、耐老化性能優(yōu)異。
8.富鋅涂料
富鋅涂料是以鋅粉為填料的一種環(huán)氧類粉末涂料，主要包括有機(jī)和無機(jī)富鋅涂料，在海上橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)、船舶等設(shè)備上廣泛使用[36] 。富鋅涂料的 防腐機(jī)理包括：屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)，涂膜自修復(fù) 作用、鈍化作用。有機(jī)富鋅涂料多用環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂為成膜物質(zhì)；無機(jī)富鋅涂料以水性硅酸鹽樹脂、硅酸乙酯等為成膜物質(zhì)。有機(jī)富鋅涂料的施工性能好，基底低表面處理性強(qiáng)，但耐熱性、導(dǎo)電性、耐溶劑性等性能劣于無機(jī)型，有機(jī)型與多數(shù)涂料可混溶，配套涂層之間有協(xié)同效果。
海洋防腐涂料的特點(diǎn)
海洋防腐涂料能在苛刻條件下使用，并具有長效防腐壽命，重防腐涂料在化工大氣和海洋環(huán)境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)里，并在一定溫度條件下，也能使用5年以上。而且施工簡便，真正實(shí)現(xiàn)無機(jī)涂料的常溫自固化，當(dāng)環(huán)境溫度20℃，相對濕度小于85%時(shí)，表干15min，實(shí)干2h，可保證高效率施工，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的抗鹽霧，耐老化。
最新研究進(jìn)展
海洋防腐涂料可分為海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料和非鋼(主要指海洋混凝土)防腐涂料。海洋防腐涂料體系主要有無機(jī)富鋅、有機(jī)富鋅、有機(jī)硅、環(huán)氧、丙烯酸、聚気酯、氟碳、聚硅氧烷類涂料，可根據(jù)不同海洋環(huán)境蝕特點(diǎn)和防腐年限選用不同的涂料和涂層體系。在海洋環(huán)境中，材料蝕傷的本質(zhì)是電化學(xué)腐蝕，其機(jī)制是水、氧和氯離子等腐蝕因子在多重海洋環(huán)境因素耦合作用下透到材料表面所導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕和氯離子腐蝕。通常在有機(jī)涂層中加入納米級的無機(jī)填料如SiO2、TiO2、ZnO、BaSO4等無機(jī)納米填料可以和有機(jī)高分子樹脂形成良好的協(xié)同作用，填充涂層的空隙，増強(qiáng)涂層的致密性和抗離子透性，并且能改善涂層的流變性能，增加涂層的附著力、硬度，光潔度和耐熱耐老化性能，是海洋重防涂料的重要發(fā)展方向之一。
另外在重防腐涂層體系中加入片狀填料也具有很好的陽隔腐蝕介質(zhì)透效應(yīng)。常用的片狀填料主要有片狀的云母、云母氧化鐵、石墨、片狀鋅粉、不銹鋼和玻璃片等。其中片狀云母、云母氧化鐵、石等由于價(jià)格便宜，在船防銹涂料中得到大量應(yīng)用，然而較厚的無機(jī)片層填料(2-5um)要求涂層的厚度遠(yuǎn)大于常規(guī)涂層防護(hù)體系，涂裝工藝復(fù)雜。
應(yīng)用前瞻
我國與海洋相關(guān)的涂料大約占到涂料市場總量的1/10，市場需求超過350億元。隨著我國海洋產(chǎn)業(yè)開拓力度的加大，海洋涂料的需求量年均增速將超過20％。海洋重防腐涂料的發(fā)展是為國家海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體戰(zhàn)略服務(wù)，也是我國由近海走向深海，成為海洋大國必不可少的組成部分。利用石墨烯二維納米片超強(qiáng)的屏蔽效應(yīng)、導(dǎo)電性能、化學(xué)穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)大幅提高涂料的抗透性、抗靜電性、耐磨性能。石烯添加的重防腐涂料有望在船舶，海上石油鉆井平臺，風(fēng)力發(fā)電、沿海島礁設(shè)施等領(lǐng)域取得規(guī)?；瘧?yīng)用。
結(jié)語
隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，海洋防腐越來越得到人們的重視，海洋防腐涂料的開發(fā)應(yīng)用更得到國內(nèi)外的強(qiáng)烈關(guān)注。海洋防腐涂料的設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)含量高、資金投入大、研發(fā)周期長。須從海洋環(huán)境的腐蝕特點(diǎn)出發(fā)，以腐蝕的某個(gè)或多個(gè)機(jī)理為切入點(diǎn)，開張超智等：海洋防腐涂料的最新研究進(jìn)展開發(fā)出不同的防腐涂料或具備協(xié)同作用的涂料體系，以適應(yīng)不同的腐蝕環(huán)境。
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