0 前言

 

    近年來我國造船業和集裝箱產業發展迅速，船舶、集裝箱產量居于世界前列；石油化工、新能源、鐵路基建等領域也呈現出迅猛發展之勢。重防腐涂料在技術含量、防護性能等方面遠高于普通防腐涂料，其在船舶、集裝箱、石油化工及鐵路基建等關乎國家發展戰略的重要領域有著廣泛應用，這為重防腐涂料的發展提供了廣闊的市場空間。重防腐涂料的發展水平如何，性能怎樣，已經成為衡量一個國家防腐涂料先進技術的重要標志。

 

    本文介紹了我國重防腐涂料的現狀及發展趨勢，重點介紹了代表重防腐涂料行業發展方向的水性涂料、無溶劑及高固體分涂料、低表面處理涂料、納米改性涂料的研究應用情況。

 

    1 我國重防腐涂料現狀及工業防腐涂料存在的問題

 

    1.1 我國重防腐涂料發展現狀

 

    截至目前，我國涂料產銷量、重防腐涂料產銷量世界排名都居第一。統計數據顯示：我國2012年涂料產量1272萬t，重防腐涂料產量為175萬t，占涂料總產量的13.7%，占世界重防腐涂料總產量的40%以上。2013年，我國涂料市場仍保持平穩上漲態勢，2013年我國涂料總產量達到1303萬t。

 

    我國重防腐涂料的類型主要有環氧類防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、氯化橡膠類防腐涂料、氟樹脂類防腐涂料、有機硅樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料、丙烯酸類以及富鋅底漆等，其中環氧類防腐涂料所占市場份額最大。

 

    重防腐涂料領域是我國涂料行業對外開放最早、國際化程度最高的領域。目前，國際知名重防腐涂料品牌海虹老人（Hempel/丹麥）、國際油漆（International/荷蘭）、佐敦（Jotun/挪威）、中涂（CMP/日本）、大師漆（PPG/美國）、阿克蘇諾貝爾（AkzoNobel/荷蘭）、金剛（KCC/韓國）等憑借其技術、品牌、管理優勢，在國內攻城略地，已經完成了在中國的國內生產和戰略布局，形成對我國重防腐涂料高端市場的國外企業壟斷局面，而低端市場則以國內企業為主。在集裝箱和船舶涂料領域，由于對涂料技術要求較高，外資企業和合資企業占據了國內80%的市場份額；同樣，在對涂料技術要求較高的海工設備領域（海上石油鉆井平臺和海上設施），重防腐涂料市場100%被國際大品牌所占領；佐敦公司在國內海洋工程重防腐涂料領域占據了60%的市場份額。

 

    但是近年來，國內企業依靠技術創新、性價比高的產品和專業化的技術服務，在防腐涂料等諸多領域也表現出不俗業績，大量應用在建筑鋼結構、鐵路、高速公路、石油化工等內陸配套防腐體系中。如上海涂料公司麾下的上海開林造漆廠在鋼結構和船舶涂料領域占有了一定的市場份額，民營重防腐涂料企業江蘇蘭陵化工重防腐涂料銷售總額超過40億元，應用工程范例遍布海內外。重防腐蝕領域的一些大型工程——2008年北京“鳥巢”工程、2010年上海世博會、天津100萬t乙烯工程、杭州灣大橋等都采用國內企業涂料產品。

 

    1.2 我國工業防腐涂料行業現存的問題

 

    改革開放以來，我國在防腐涂料領域技術水平有了很大的進步。一些高性能的涂料產品陸續開發出來，并成功應用于很多國家大型工程中。但是與國外的一些知名品牌相比，我們的整體水平與國外仍存在較大差距，具體表現在以下幾個方面：

 

    第一，生產廠家多、規模相對較小、分布范圍廣、利潤水平低，無法與國外知名品牌競爭。我國涂料生產廠家有9 000多家，其年銷售量過20萬t的大型涂料企業卻是寥寥無幾，8成企業為中小型。就是大型企業，在世界涂料企業規模還排不上前50位。實際上，我國平均10多家涂料企業才頂得上1家日本涂料企業，平均20家涂料企業只頂得上美國1家企業。第二，涂料生產廠家的自主創新能力相對不足，缺少核心競爭力。第三，涂料生產廠家的專業化程度不夠，配套不全。第四，涂料生產廠家往往比較重視對產品性能的研究，而對涂料配套體系和施工工藝研究不足。第五，標準化水平低。第六，品牌力度建設不夠。

 

    總體而言，在重防腐涂料領域，國內企業缺乏核心競爭力，在生產規模、產品檔次、施工質量、服務水平等方面都還存在很大差距，以目前的實力還很難步入高端市場。

 

    2 我國重防腐涂料的發展趨勢

 

    2.1 低碳經濟、節能減排、綠色環保仍將是重防腐涂料發展的方向

 

    近幾年，我國防腐涂料取得了很大的成績，涂料的產銷量和技術性能都有了很大幅度的提高。在防腐涂料的發展過程中，國家在節能減排、環境保護、低碳建設等方面對涂料行業的健康發展起到了很大的推動作用，與此同時也對防腐涂料行業提出了更高的要求。隨著環保意識的不斷提高，促使涂料企業開發傳統溶劑型涂料的替代品（高固體分、無溶劑以及水性防腐涂料）；開發傳統污染重、有毒的含重金屬顏料的防腐底漆的替代品（如開發以復合磷酸鹽防銹涂料為基礎的防腐涂料，代替含紅丹等重金屬顏料的防腐底漆）；開發環境友好型長效防污涂料；開發低表面處理技術；開發節能減排涂裝新工藝、新技術，限制高耗能的涂裝設備與工藝等。

 

    2.2 法規政策趨于嚴格

 

    2014年，國家出臺的政策標準將較之往年更加嚴格。近日，工業和信息化部批準《低表面處理容忍性環氧涂料》等811項行業標準：其中化工行業標準149項，涉及涂料多方面，比如HG/T 4561—2013《涂料的防結露性能測試方法》、HG/T 4562—2013《不飽和聚酯膩子》、HG/T 4563—2013《不可逆示溫涂料》、HG/T《 低表面處理容忍性環氧涂料》等新修標準。

 

    中共中央政治局常委、國務院總理李克強召開了應對氣候變化工作會議，更加確立了2014年的風向標指向國家政策標準趨于嚴格的方向。種種跡象表明，未來涂料企業必須走的一條路便是“節能減排”。面對日益嚴格的有關環保、安全、職業健康的國際法律法規和國內法規政策，涂料與涂裝技術也必須不斷地升級換代才能應對，這也加快了涂料產業的升級進程。事實表明，防腐涂料的產品結構調整、健康持續發展也必須以相關法津法規及標準為驅動力。

 

    2.3 加強涂料涂裝一體化的研究，確保產品的可靠性

 

    三分涂料，七分施工。涂料本身可以說是一種半成品，跟涂裝結合起來最終才會變為成品，可見涂裝質量的重要性，涂裝質量直接決定了最終的工程質量。到目前為止，涂料涂裝一體化系統管理仍然是我國涂料行業的當務之急。在開發涂料產品時必須兼顧涂裝工藝的研究，只有實現涂料涂裝一體化后，才能實現最終產品的“可靠性”；同時，新的涂裝工藝、涂裝技術也會推動涂料產品的升級。近年來，涂裝前的基材表面處理成本和人工成本逐步增加，推動了低處理表面底漆產品的開發；濕噴砂和高壓水除銹工藝催生了濕銹表面底漆的開發。當然，新的涂裝工藝也對涂料產品的施工性能提出了更高的要求，這也推動了重防腐涂料的性能提升。綜合以上分析，就是要加強行業的涂裝規范，提升技術服務能力，建立高素質的技術服務隊伍。

 

    3 重防腐涂料的發展方向

 

    防腐涂料的發展方向是節能環保、高性能和功能化。這也要求涂料工業朝向水性化、無溶劑化或高固體化、粉末化、高性能化及多功能化、低表面處理化、無重金屬化等低污染、無公害的方向發展。各種水性涂料、高固體分/無溶劑涂料、低表面處理底漆、納米改性涂料、導電聚苯胺涂料、單組分潮氣固化聚氨酯涂料、超高壓水噴射清洗技術，以及可剝離防護涂料和新型的對海洋環境無污染的防污涂料等新型涂料被不斷關注和開發。

 

    開發環境友好型工業重防腐涂料是許多發達國家正在積極探索的高科技項目，在國內更是一個新興的領域。重防腐領域由于與國外技術接軌較早，加之各種法規政策的驅動，一些環境友好高效的產品已經得到了廣泛的應用。目前，我國重防腐涂料的市場份額為：無溶劑型涂料3%，高固體分涂料41%，普通溶劑型涂料48%，水溶性涂料8%。普通溶劑型涂料的份額已經降到50%以下。

 

    3.1 水性涂料

 

    涂料行業“十二五”規劃明確指出：必須研發性能達到工業涂料涂裝要求的水性工業涂料，用水性樹脂代替進口水性樹脂，促進水性工業涂料的推廣；水性防腐涂料要向重防腐領域、大飛機、大艦船等推廣。這也為水性涂料的推廣應用提供了極大的契機。

 

    目前用于重防腐領域的水性工業涂料有：水性醇酸體系、水性環氧體系（環氧云鐵中涂和環氧富鋅底漆）、水性無機富鋅底漆體系、水性環氧酯體系、水性丙烯酸體系等。國內一些典型的重防腐涂料市場，如基礎設施、石油和煤氣、電力、海洋和化學品工業，水性涂料的使用正在不斷增加。

 

    3.1.1 集裝箱

 

    如海虹老人（Hempel）已成功將環氧富鋅底漆、環氧中間漆、丙烯酸面漆等產品水性化，并得以應用。Mega（意大利）研制的Megamar 170水性環氧磷酸鋅底漆與Megamar 200丙烯酸面漆配套也已應用于集裝箱涂裝中。從2010年起，美國威士伯成功開發了水性丙烯酸底漆，該方案全部采用水性單組分涂料，省去了富鋅底漆，該配套能達到5 a防腐要求。并出資在“大連中集”新建涂裝流水線，已生產集裝箱5萬TEU。據不完全統計，在我國集裝箱涂裝領域，水性涂料的使用量約占集裝箱涂料總量的10%左右。

 

    3.1.2 建筑鋼結構

 

    有30%～35%的底漆采用水性無機富鋅底漆。它是以高模數的硅酸鉀為基料的高性能防腐涂料，防腐性能好、環境友好、與溶劑型環氧云鐵中涂層漆等配套性好，可以采用無氣噴涂法施工，價格合理。作為永久性建筑的2010年世博園區主題館、沈陽奧體場館的鋼結構均采用了裕祥化工（大連）有限公司的水性無機富鋅底漆。有關數據統計，水性無機富鋅底漆在各類鋼結構中的使用量大約1.4萬t/a。

 

    3.1.3 石化儲罐內壁

 

    水性無機富鋅底漆防腐性優異，導靜電性和耐溶劑性也十分突出，在石化儲罐內壁得到廣泛應用。相關應用工程有：新疆獨山子原油儲罐（佐敦涂料）、燕山石化原油儲罐（中科遠迪）、大連長興島原油儲罐（中遠關西）。

 

    3.1.4 橋梁鋼結構及混凝土樁基

 

    哈爾濱松浦大橋和文昌高架橋的水泥主梁及鋼質扶欄工程使用水性氟碳面漆的相關配套產品（大連振邦涂料公司的全套水性涂料），該涂層配套體系防腐性能突出，表面裝飾性美觀大方，更主要的是起到了環保示范作用。

 

    我國水性工業涂料的研發水平與國外相比還有一定的差距，如水性涂料干燥速度慢，不能滿足生產線快速流水作業；國產水性防腐涂料某些性能達不到同類溶劑型防腐涂料水平，滿足不了防腐涂料在橋梁、鐵路、戶外鋼結構等方面的應用要求；國產水性防腐底漆及配套研究欠缺；成本較高。

 

    3.2 無溶劑涂料及高固體分涂料

 

    重防腐涂料目前正朝著高性能化、厚膜化、低VOC環境友好化、易施工等方向發展。面對復雜的施工環境與使用環境，以及市場需求的多樣化，需要開發出更多技術含量高、性價比高且實用的新型防腐涂料產品。目前看實現途徑主要有兩條：一是在現有重防腐涂料的技術體系上進行改性，二是開發新型材料。

 

    3.2.1 高固體分涂料

 

    溶劑型高固體分涂料一般是指體積固含量在60%以上或質量固體含量在80%以上、一次性成膜厚度在干膜80 μm以上的溶劑型涂料。隨著環保要求的日益增高，低VOC含量的高固體分涂料的市場需求越來越多。由于溶劑含量少，因此對環境的危害減少，同時，一次成膜厚，降低了施工成本，高固體分涂料是鋼結構重防腐領域的主力軍。

 

    高固體分涂料由于其施工性能及所需的施工條件與現有溶劑型涂料基本相同，在工業防腐領域應用中仍將占有重要比例。因此，其主要研究方向是如何提高產品的體積固體含量達到70%以上，減少有機溶劑的揮發量。

 

    3.2.2 聚合硅氧烷涂料

 

    從1994年PPG獲得聚硅氧烷涂料的首個專利至今，聚硅氧烷涂料為工業防護及船舶涂料行業帶來了革命性變化。聚硅氧烷涂料利用無機-有機混接技術，使2種材料形成共享1個化學鍵的聚合體網絡。聚合硅氧黏度低，能夠制成高固體分涂料，制成的聚合硅氧烷涂料耐候性和防腐性能優異，與氟碳涂料相比，具有低VOC含量、不含游離的異氰酸根的特點，環保性能好；由于具有較高的體積固含量，一次成膜厚度高，可以降低施工成本，符合涂料發展環境友好和節能的趨勢要求。目前市場上較典型的是AkzoNobel旗下國際油漆的Interfine 979，它是標準的雙包裝固化劑反應涂料，其體積固體分達76 %， VOC為172 g/ L。

 

    國內也有關于聚合硅氧烷涂料的研究報道，青島海化院張靜等研制出一種丙烯酸聚硅氧烷涂料，測試表明該涂料結合了丙烯酸樹脂和聚硅氧烷的優點，具有非常優異的防腐性能，可室溫固化，而且VOC含量低，不含游離的異氰酸根，是一種環境友好型的有機無機雜化聚硅氧烷重防腐涂料。復旦大學周樹學以高硅含量、高固體分、低黏度的改性聚硅氧烷樹脂為基礎，制備出了高耐候性的丙烯酸改性聚硅氧烷涂料，并指出該聚硅氧烷涂料具有優于聚氨酯涂料的耐老化性和耐鹽霧性，可作為氟碳面漆的理想替代品。

 

    3.2.3 無溶劑涂料

 

    無溶劑涂料在重防腐、船舶涂料等鄰域一直被視為極重要的發展方向，其用量逾年上升，預計到2015年將占涂料總量的20%。無溶劑涂料主要有無溶劑環氧地坪涂料、無溶劑環氧玻璃鱗片和噴涂聚脲彈性涂料等。

 

    噴涂聚脲彈性涂料（SPUA）是近10年來繼高固體分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低（無）污染涂料之后，為適應環保需求而研制開發的一種新型無溶劑、無污染、高安全、無毒的綠色環境友好型涂料。聚脲涂料是一種雙組分、無溶劑、快速固化的彈性材料，施工便捷、力學性能優異，防水、耐腐蝕、耐老化、抗凍融、抗沖擊、抗疲勞破壞等性能高效，使其在工程應用中顯示出無可比擬的優越性，因而在電力建設、石油石化防腐、建筑防水等領域大規模地推廣應用。我國的新建高速鐵路包括國家規劃的四縱四橫高速鐵路的混凝土橋梁面均設計使用聚脲作為防水層， 這是聚脲誕生以來全世界范圍內用量最大的工程， 把聚脲的發展推向一個新高潮。

 

    3.3 低表面處理涂料

 

    在對鋼鐵涂裝的總費用中，表面處理占42%，同時，在影響涂膜壽命的因素中，表面處理占到49.5%。這也使得低表面處理涂料成為國內外研究的熱點之一。

 

    低表面處理涂料（surface-tolerant coating）主要是針對在不可能完全達到噴砂級別Sa2.5（ISO 8501-1：1988）、可以涂覆在手工或動力工具打磨到St2級和St3級別表面和高壓水噴射除銹表面以及潮濕環境下或含有水膜表面的帶水帶銹涂料。

 

    低表面處理涂料是近幾年逐步發展起來的一種新型防腐底漆，其主要作用是節能環保。具體表現為：降低前期基材表面處理的成本，減少噴砂、拋丸對人體和環境的污染，且省時省力，可以在附著于基材表面銹層低于一定厚度的條件下直接涂裝，不影響整體涂層體系的防護效果，對鋼結構舊涂層的維修和升級起到了積極作用。

 

    低表面處理涂料可分為帶銹涂料、帶濕涂料和多功能低表面涂料。帶銹涂料根據與鋼鐵銹蝕結合的方式可分為轉化型、滲透型和穩定型3類。帶濕涂料涂裝時，一般都要求溫度高于5 ℃、相對濕度低于85%的氣候條件下進行，達不到上述要求則會影響涂料的涂裝質量。海軍艦船研究所研制出可帶濕帶銹涂裝的“H2000帶濕帶銹涂裝底漆”；優龍重防腐涂料有限公司生產的“混凝土環氧涂料BE14”可以應用在100%潮濕的混凝土結構表面，其在混凝土潮濕面上的附著力是傳統濕固化涂料的10倍，具有優異的抗化學腐蝕性能，適用于采用高壓水處理的表面，無濕度和露點的限制。多功能低表面處理涂料是一種綜合型涂料，它集帶銹涂料、帶濕涂料甚至帶油涂料的有點于一身，可以帶濕帶銹甚至帶油涂裝。

 

    市場上目前應用較多的低表面處理涂料大都是溶劑型涂料，隨著環保意識的加強，以及對防腐性能要求的提高，開發低公害、防腐性高的低表面處理涂料，如厚漿型長效防腐低表面處理涂料與水性低表面處理涂料將成為下一步的研究方向。

 

    據不完全統計，我國生產低表面處理涂料有上海開林、青島海化院、紅獅、匯昌、蘭陵、雙瑞等30余家廠商，與國外相比，尚有差距。厚漿型低表面處理涂料國外有很成熟應用的產品：美國Tapecoat公司的滲透型厚漿型環氧鋁粉低表面處理涂料，有海上石油鉆井平臺10 a以上的應用業績。同類涂料還有挪威佐敦（Jotun）公司的Jotamastic 87，美國Carboline公司的Carbomastic 15，上述厚漿型低表面處理涂料適用于濕噴砂或噴砂后因水洗而生成浮銹的鋼鐵表面，而且和許多舊漆具有很好的相容性，施工方便，1道涂裝厚度可以達到120 μm，具有很好的綜合防銹性能。

 

    3.4 納米改性涂料

 

    納米粒子以小尺寸效應、隧道效應等使其成為聚合物改性的一個主要方向。納米粒子不但可以改善聚合物的綜合力學性能，還可以提高其耐高溫性能、阻燃性能、阻隔性能及抗紫外線老化性能。涂料行業也一直致力于研究探索采用納米材料來提升涂料的某些特殊性能。

 

    王震宇等[中科納米涂料技術（蘇州）有限公司/大連裕祥科技集團]通過添加納米氧化鋅漿改進脂肪族聚氨酯的抗老化性能和防腐性能。國外兩大海洋涂料公司（Jotun、Hempel）開始批量采購中科納米涂料技術（蘇州）有限公司/大連裕祥科技集團的納米氧化物濃縮漿，并按照制定的工藝制備先進的船舶用納米復合涂料，已開始應用到船舶領域中。陳群志等考察了納米復合涂層在典型軍用飛機結構中的應用。

 

    馬曉燕等研制的經納米改性后的復合聚脲功能涂層材料，其性價比要遠高于單純聚脲產品材料2～3倍，極大擴展了聚脲涂料的應用范圍。

 

    4 結語

 

    隨著經濟的不斷發展，重防腐涂料的技術含量、規模、品種等都將得到不斷提升，與此同時，這一領域的市場競爭規模也必將擴大，在此背景下，對國內涂料行業生產廠家來說還是任重而道遠。遵循著綠色、環保、高效、節能的理念，加強企業的核心創新力建設，把握市場及專業的細分化機遇，注重涂料涂裝及應用，是國內企業必做的功課。

 

 

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