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引言
近年來，船舶安全、綠色和經(jīng)濟運行得到了國際海事界的廣泛關注。腐蝕和污損防護的成本在整個船舶維護成本中占近三分之一，是船舶建造、營運、維護等過程中的關鍵環(huán)節(jié)。涂料是船舶和海洋結構腐蝕控制的重要手段，隨著新材料技術的快速發(fā)展，新型防腐材料及防腐技術不斷涌現(xiàn)，為船舶防腐效能的提升提出了新的解決方案。目前，除環(huán)氧樹脂和聚氨酯類防腐涂料外，石墨烯防腐涂料、超疏水涂料以及自修復防腐涂料等新材料的研究也在不斷突破，并逐步加快產(chǎn)業(yè)化應用步伐，對于制定完善配套標準也提出新的發(fā)展需求。
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船用防腐新材料技術進展
1.1 環(huán)氧樹脂防腐涂料
環(huán)氧樹脂是在涂層腐蝕防腐領域中應用最為廣泛的一種材料，目前，以環(huán)氧樹脂為基體的船舶防腐新材料主要包括高固含量涂料和水性涂料兩種類型。
1.高固含量涂料
高固含量涂料是指在施工條件下，固體含量在70%以上的涂料體系。高固含量涂料體系中的揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量較低，固化后涂層的致密性更高，具有優(yōu)異的耐候性、機械強度等。同時，較低的VOC使用也符合日前涂層領域綠色環(huán)保的要求，因而具有較廣闊的使用前景。
2.水性涂料
水性化是涂料研發(fā)的另一個重要方向，采用水代替有機溶劑可以進一步降低VOC排放，實現(xiàn)涂料的無溶劑化。對節(jié)能減排以及保護環(huán)境等具有重要的研究意義。目前，國內外不斷有關于水性環(huán)氧的新合成技術以及防腐產(chǎn)品推出。
1.2 聚氨酯防腐涂料
聚氨酯防腐涂料是一類高固含量、低VOC的涂料體系，涂料的耐磨性、低溫柔順性等性能優(yōu)良。隨著對聚氨酯涂料的研究不斷深入，改性后的聚氨酯防腐涂料耐腐蝕性能已逐步提高，已成為除環(huán)氧樹脂之外，應用最為廣泛的腐蝕防護材料之一。與環(huán)氧樹脂類似，聚氨酯類腐蝕防護新材料也在朝著無溶劑化的方向發(fā)展。
1.3 石墨烯防腐涂料
石墨烯享有21世紀“材料之王”的美譽，作為填料添加到涂層體系中，可以極大地提升涂料的耐腐蝕性。石墨烯本身是一種疏水材料，在涂料中層層疊加的二維的石墨烯片層結構可以形成致密的物理隔絕層，從而有效地抑制水分子透過涂料到達金屬表面，降低腐蝕發(fā)生的幾率和程度。
1.4 超疏水涂料
超疏水表面膜層中的空氣可有效抑制金屬基底與腐蝕介質的直接接觸，從而降低腐蝕速率，起到腐蝕防護的作用，同時，超疏水表面以其特有的“自清潔”效應，使附著在金屬表面的鹽粒潮解滑移，因此，在腐蝕防護領域具有廣闊的應用前景。
1.5 自修復防腐涂料
2012年，NanoSonic公司在美國海軍小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃的資助下，開發(fā)并驗證了一種自修復防腐涂層HybridSil，該涂層在破損后能快速自我修復。該防腐涂層是一種單組分的環(huán)保涂層，在經(jīng)受5個多月的鹽霧環(huán)境而不發(fā)生任何腐蝕跡象。在海洋環(huán)境下使用期效超過12個月。截至2014年，這種自修復防腐涂層通過了腐蝕認證（ASTM G44，GM9540P，ASTM B117），并進行了海上試驗，未來可成為船舶防腐涂層新的應用方向。
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船用防腐涂料標準現(xiàn)狀
2.1 國際國外標準
在國際國外標準方面，防腐涂料相關標準主要涉及腐蝕防護表面處理、防護涂層及檢驗方法、涂層性能及試驗方法等領域，例如，表面處理和保護涂料相關的NORSOKM-501標準，涂層體系性能相關的ISO 20340標準以及評價涂層對鋼結構防護效果的ISO 12944標準等。
2.2 國內標準
在國內標準方面，船舶涂裝腐蝕防護標準主要包括船用涂料類標準、涂裝表面處理標準、涂裝施工標準、涂裝質量及檢測標準等，涵蓋了船舶涂裝腐蝕防護的各個階段，其中，船用涂料按使用部位不同分為船殼涂料標準、船艙涂料類標準和甲板涂料標準等，均為國家標準。
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新型船用防腐涂料標準需求研究
3.1 滿足綠色、環(huán)保需求的標準
隨著環(huán)境保護法規(guī)日趨嚴格，對防腐涂層中有害污染物的使用量限制將不斷提高。目前，對海洋生物有污染的瀝青基環(huán)氧樹脂使用量已逐步下降，未來對涂料體系中其他污染的用量的限制也會進一步增加。2009年，美國海軍修訂MIL-PRF-23236D《艦船結構防腐涂層性能標準》中規(guī)定，應用于內艙的涂料VOC含量小于250g/L，而用于飲水艙的涂料VOC含量應小于150g/L，對于綠色環(huán)保提出了進一步要求。
順應綠色發(fā)展趨勢，對于新型船舶防腐標準研制，應重點關注綠色、環(huán)保要求，特別是涂料中VOC含量要求，同時評估涂層體系中材料組分用量對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，為船舶防腐的綠色化提供新的標準化解決方案。
3.2 提升工藝性能質量標準
涂裝質量與最終的工程質量密切相關，在新的船舶防腐材料中，無論是高固含量涂料還是水性涂料，涂層的組分改變都會對涂料的施涂性能造成影響。因此，新型涂料應用和標準研制應重點關注涂層的涂敷工藝性能。
對于高固含量涂料體系，隨著VOC含量的降低，涂料的粘度也會相應增大。粘度增大時，涂料的涂層的施涂性能也會相應下降，施工難度增加會對涂層的涂裝質量造成影響。因此，在高固含量涂料標準研究中，除規(guī)定涂料應該達到的VOC含量之外，還應該重點對涂料的粘度、流變形、觸變性、涂料的固化速率、施涂時間、涂層的表干時間等加以研究，以保證高固含量涂層的涂裝質量。
對于水性化的涂料體系，由于油性的高分子材料在水溶液中的分散狀態(tài)并不穩(wěn)定，在一定條件下會產(chǎn)生油水分離，造成涂料的失效。因此，針對水性涂料標準，應重點對涂料的運輸、儲存環(huán)境、乳液中涂料液滴的平均粒徑、涂料允許的最短施工時間等加以研究，以保證涂料擁有較好的施涂性能。
3.3 新型防腐涂料制備及檢測標準
通過添加填料的方式對材料進行改性，已經(jīng)成為應用最為廣泛的防腐涂料制備方法之一。隨著防腐新材料研究的不斷深入，填料的種類會不斷復雜，因此，對防腐新材料標準的研究，應重點關注材料性能指標要求下的材料制備和檢測要求。例如，石墨烯材料在涂料中的分散性極大程度上決定了涂料的防腐性能，制定出有關石墨烯填料在涂層中分散情況的標準檢測方法，可以很大程度上保證涂層的防腐性能。與石墨烯類似，對涂料中各種填料在涂層中的分散均勻程度進行標準化規(guī)定，對節(jié)省填料用量，避免能源浪費，保證涂層質量等方面都有重要的研究意義。
結語
船舶涂料作為抵御腐蝕的“防彈衣”，是保障船舶建造質量、延長船舶使用壽命、實現(xiàn)高效安全運營的重要環(huán)節(jié)對于具有重要作用。
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