船舶制造業(yè)是我國國民經濟發(fā)展的重要產業(yè)。自20世紀90年代以來，我國造船完工量持續(xù)高速長。2006 年我國造船完工量達1452萬載重噸，占世界造船量的19%，2007年造船完工量突破1800萬載重噸，連續(xù) 14年居世界第三位；造船完工量 .60%以上為出口船舶，品種也由普通的散貨船、油船發(fā)展到具有當代先進水平的大型集裝箱船、大型液化石油氣船、巨型油船、自卸船、滾裝船等高技術、高附加值船舶，出口領域由東南亞地區(qū)擴展到包括歐美發(fā)達國家在內的 ." 多個國家和地區(qū)。預計2015年我國造船完工量將達3000萬載重噸，有望趕上或超過日本和韓國，成為世界第一造船大國。涂料涂裝是大氣污染的主要污染源之一。近年來，隨著石油資源的日益短缺以及人們環(huán)保意識的不斷提高，涂料行業(yè)逐步向環(huán)保和節(jié)約資源的方向發(fā)展，高固體分涂料、無溶劑涂料、水性涂料等成為涂料發(fā)展的重要方向，其中水性涂料以其獨特的環(huán)境友好性和使用安全性成為涂料研究的熱點。據統計西方發(fā)達國家中，美國水性涂料占涂料生產總量的52%，德國占46&，日本占17%，而我國起步較晚，僅占涂料生產總量的8%左右。

      船舶制造過程中大量使用涂料，傳統的工業(yè)涂料在施工黏度下含有大量有機溶劑，在涂料施工和干燥過程中，有機溶劑揮發(fā)出來不僅造成大量資源浪費和環(huán)境污染，而且產生火災隱患，并危害施工人員的健康。以水性涂料代替溶劑型產品用于船舶涂裝，因此，有著非常重要的現實意義。

1.水性防腐涂料的分類和發(fā)展及同溶劑型涂料的比較

1.1水性涂料的分類和發(fā)展

      根據國外的分類，水性涂料主要包括水可稀釋型涂料、水乳膠型涂料和乳液型涂料3種。

（1）水可稀釋型涂料

      水可稀釋型涂料用樹脂本身在水中是不溶解的，但分子中帶有相對分子質量低、可以用胺部分中和的羧酸基團或相對分子質量低、可以用羧酸部分中和的胺基團，樹脂液是水溶解的高固體溶液，顏料及其它助劑分散其中，該溶液借助于水溶性的溶劑和鹽基團的親水作用而溶于水。許多樹脂如丙烯酸（酯）樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等，通過在樹脂分子鏈上引入特定的親水基團都可得到水稀釋涂料用的樹脂。該體系中，酸值較高或親水性基團較多的樹脂主要用作電泳底漆或浸涂烘漆，很少用于氣干性涂料的制備。美國Willams公司和PPG公司、荷蘭AKZO公司、日本關西公司均有此類產品。

      采用核 I 殼結構可以制備酸值較低的水可稀釋性樹脂。首先制備預留接枝點的、符合要求的樹脂（飽和聚酯、醇酸、聚氨酯等樹脂），然后將預定酸值的丙烯酸酯類單體通過自由基聚合的方法接枝到目標分子鏈上，經胺中和后，接枝樹脂能自行分散在水中。這種采用核殼結構自乳化技術合成的樹脂，通常被設計成疏水的核層、親水的殼層，親水基團在整個樹脂分子中的含量大幅減少，并且核層和殼層分屬不同種類的樹脂，形成優(yōu)勢互補的統一體，極大地提高了樹脂的綜合性能。這種結構的水稀釋性樹脂既可以用于制備自干涂料，也可以制備烘漆。

（2）水乳膠型涂料

      水乳膠型涂料用樹脂是通過乳液聚合制備的，乳液聚合技術已獲得巨大的發(fā)展，其應用也已滲透到建筑、工業(yè)防護等諸多領域。乳液聚合又可分為均相乳液聚合和異相乳液聚合2種。前者是指一步法乳液聚合；后者是近年發(fā)展起來的分步乳液聚合法，又稱種子聚合法或核-殼結構乳液聚合法。這類涂料主要包括丙烯酸酯乳膠涂料、苯乙烯-丙烯酸酯涂料及其改性產品。

      雜化乳液聚合是20世紀90年代末發(fā)展起來的一種樹脂制備和改性技術，乳液聚合和改性一步完成。其典型工藝為將改性樹脂（環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂等）溶解在丙烯酸單體中，經過預乳化得微乳液，再采用乳液聚合技術得到成膜性能優(yōu)良、穩(wěn)定的聚合物膠乳，所得膠乳兼有丙烯酸樹脂和改性樹脂的優(yōu)點，綜合性能大幅提高。

（3）乳液型涂料

      乳液型樹脂是將油溶性聚合物外加乳化劑通過機械力將其強制分散在水中得到的。早期采用的乳化劑不參與成膜，而是游離在漆膜中，因而對漆膜的耐水和防腐等各方面性能產生不良影響。近年來，乳化劑技術也取得了巨大的發(fā)展，采用可聚合型 （或稱反應型）乳化劑，產品的耐水性和防腐性能大幅提高。這類涂料主要有水乳型環(huán)氧涂料、醇酸涂料等。另外，國外也有將硝化棉乳化來制備水性木器清漆的報道。

2.2水性涂料的分類及同溶劑型涂料的比較

      早期的水性涂料在性能上與溶劑型涂料差別很大，主要性能比較見表1。

3.水性防腐涂料在我國船舶涂裝中的應用

3.1船舶涂料發(fā)展趨勢

      黨的十七大再一次強調要加強資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護，增強可持續(xù)發(fā)展能力。國家環(huán)保法規(guī)的健全將推動船舶涂料向環(huán)保和節(jié)省資源的方向發(fā)展。盡管傳統的低固含量的防腐涂料在我國還占有50%以上的市場，而且在相當長的時期內難以全部退出市場；但是在高端市場，以及沿海經濟發(fā)達地區(qū)，環(huán)保型船舶涂料將逐步成為主流。除了涂料體系在向高固體分涂料、無溶劑涂料和水性涂料方向發(fā)展外，涂料用顏填料也應順應環(huán)保發(fā)展的要求，90年防污劑中將禁用有機錫，防銹顏料中的紅丹、鉻酸鹽等也將逐步被新型磷酸鹽系等環(huán)境友好型產品所取代。

3.2目前我國水性船舶涂料現狀和主要品種

      20世紀90年代，世界主要船舶涂料跨國公司IP、JOTUN、HEMPLE、SIGMA、中遠關西、KCC、ICC; 等紛紛登陸中國。由于歐美等發(fā)達國家對環(huán)境保護的重視，這些跨國公司非常重視環(huán)保型船舶涂料的發(fā)展，大多有水性船舶涂料產品。滬東造船廠80年代在為香港環(huán)球公司建造3600T散裝貨輪時，就曾采用過外資公司生產的水性醇酸面漆；除跨國公司在我國的合資廠外，國內僅有少數廠家在批量使用水性船舶防腐涂料產品，目前主要用于耐腐蝕要求不高的艦船內艙的涂裝，如生活艙、機艙等部位，而耐腐蝕要求較高的壓載艙等部位還未見使用。

      由于船舶內艙空間狹小、操作不便、通風不暢，施工中易發(fā)生火災和中毒等事故，特別是絕緣層軟包覆施工中，包覆布和絕緣隔熱材料均為多孔材料，對涂料吸收量較大，且易于將有機溶劑封閉在多孔基材內部，造成艙室內長期存在涂料氣味，嚴重損害在艙內工作和生活的人員的身體健康。水性涂料的使用可以使涂裝施工和其它施工交叉作業(yè)，提高了造船效率。船舶內部所處的環(huán)境不是特別惡劣，所以除了環(huán)保指標外，對內艙涂料的其它要求不是那么苛刻，因此水性防腐涂料在船舶內艙中的應用前景非常廣闊。

      目前用于船舶防腐的水性涂料既能同水性涂料配套，也能同溶劑型體系配套，國內主要的水性船舶涂料種類見表2。

      雖然水性涂料與溶劑型涂料相比在環(huán)保上有很大的進步，但由于市場上產品質量參差不齊，并不是每一種產品均能達到海軍的使用要求。為此國內一些水性涂料生產廠家對此專門進行了研究，但由于測試標非?？量?，比如甲醛濃度不能超過1.0×10—5因此僅有極少數廠家的產品通過了相應的毒性試驗要求。毒性試驗按照GJB-3881-1999《艦船用非金屬材料毒性評價規(guī)程》進行，測試時將樣板按照艦船的實際艙容比置于一定體積的恒溫恒濕密閉箱內，定期測試樣板釋放物濃度是否超標，并且還要將漆膜燃燒后的煙氣進行小白鼠毒性試驗。通過30d毒性試驗的，可以用于水面艦艇的內艙涂裝；通過60d毒性試驗的，可以用于常規(guī)潛艇的內艙涂裝；通過90d毒性試驗的，可以用于核潛艇的內艙涂裝。目前，太倉蘭燕涂料廠的水性丙烯酸防銹底漆和面漆可以用于水面艦艇的內艙涂裝；海洋化工研究院研制生產的水性丙烯酸改性醇酸內艙涂料和水性環(huán)氧內艙涂料均已通過海軍醫(yī)學研究所的90d毒性試驗，可以用于包括核潛艇在內的各種艦船內艙的涂裝。

3.3水性船舶防腐涂料發(fā)展存在的主要問題

（1）產品品種少，配套不完善，產品性能需要進一步提高.

      我國水性船舶防腐涂料剛剛開始起步，產品品種很少，主要是幾種防銹底漆和面漆。底漆性能與同類的溶劑型產品相比尚有不小差距，除水性無機硅酸鋅底漆外，其它底漆主要用于水線以上部位的防腐；面漆主要是單組分體系，同溶劑型產品的差距不大。產品應用部位主要是內艙和甲板以上設施。

（2）施工性能，特別是低溫施工性能有待提高

      與溶劑相比，水的蒸發(fā)潛熱要高很多，而揮發(fā)速率慢很多，特別是在低溫潮濕條件下，只有鼓熱風才能施工；否則由于水分不揮發(fā)，容易造成涂料流淌。

（3）改善水性船舶涂料的功能性，提高其性價比

      目前，水性船舶防腐涂料的主要優(yōu)勢是環(huán)保和安全，而其使用功能的不全面會影響其推廣應用；因此產品的功能性應該進一步提高，比如內艙涂料應該設法提高其阻燃性、抗沾污性、抗結露、防霉等，船殼涂料應具備熱反射和隔熱能力等。

4.結語

      水性聚氨酯涂料以水為溶劑，不僅節(jié)省了大量的石油資源大幅度降低了有機揮發(fā)物的排放量，減輕了環(huán)境污染，在石油資源日益緊缺和重視環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展的今天有著非常重要的經濟和社會意義；而且水性涂料不燃、不爆，使用安全、方便，消除了施工時的火災隱患，并使涂裝同焊接等工序交叉作業(yè)成為可能，有利于提高工效。因此隨著水性聚氨酯涂料技術的不斷進步和產品性能的不斷完善和提高，水性船舶涂料必將在船舶涂裝中獲得更加廣泛的應用。

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