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  重防腐涂料

 

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    本文敘述了我國重防腐涂料發展的特點,尤其是提高重防腐涂料的節能、環保性能是目前的首要任務。其中包括規范設計、保證涂層使用壽命;推廣高固含、低VOC的重防腐涂料;開發、應用低表面處理涂料;研制水性重防腐涂料等等。文章中特別指出使重防腐涂料涂裝規范化也是發展重防腐涂料的重任之一。


    我國重防腐涂料行業歸屬船舶、集裝箱、橋梁、石油化工、電力、鐵路工程、建筑鋼結構七個部門。它們的起步與改革開放基本同步,而且起點較高。近三十年來,我國重防腐涂料行業在經濟高速發展的推動下,曾進入高速成長的黃金期,成為涂料行業中發展最快,與國際接觸最早,市場附加值最高的部門。


    近兩年來,由于中國經濟步入了新常態的發展,特別在“十三五”計劃中,國家抓住了技術創新和結構調整的最佳時間,以求穩固發展,避免了重防腐涂料行業調整增長的不利影響如產業產能過剩、資源過度消費、生態惡化、普遍低效等弊病,2018年起使重防腐涂料的發展具有下列幾個特點。


    重防腐涂料產量增速放緩

 

    從表一可明顯看出我國重防腐涂料產量增速逐漸放緩,近年來,我國市場經濟逐漸表現疲軟,特別是2015年以領頭羊的船舶涂料,同行業處于低谷,在2016年出現減產至26萬噸;集裝箱行業正處于“油轉水”的轉型升級階級,2016年起也出現了減產至18萬噸。2017年內,雖然橋梁、鐵道工程涂料出現了猛增,但重防腐涂料的增速較為緩慢(見表一)。

 

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    表一、中國涂料總量與重防腐涂料產量

 

    重防腐涂料市場競爭激烈

 

    改革開發以后,世界主要重防腐涂料公司進入中國,以合資或獨資方式在中國建廠,從集裝箱、船舶行業逐步擴大到海洋工程橋梁等行業,外國涂料公司強勢進入中國市場,憑借其技術品種管理,服務優勢,在我國攻城略地,已完成了在中國國內生產和戰略布置,形成對我國重防腐涂料市場的壟斷(見表二)。

 

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    表二、在國內占主要市場的品牌

 

    在中國建造的全球最大的煤化工Fluor工程中,業主指定阿克蘇諾貝爾及佐敦等公司的涂料;另外,由外方設計的中國第一高樓——上海中心的鋼結構涂料和相配套防火涂料基本上指定用阿克蘇諾貝爾涂料,從數量上估計,重防腐涂料市場有一半以上被外資單位占領。加劇了市場競爭激烈程度。但國內企業也能頂住壓力,在競爭中求發展。“重慶三峽”、“浙江魚童”、“西北永新”、“陜西寶塔山”、“蘭陵”等大廠憑借著強大的技術底蘊轉向石化、橋梁、非標集裝箱、軍工等行業上。據不完全統計,全國有十多個涂料廠銷售金額超過三億以上,其中國內企業數量占三分之一,競爭也促進了重防腐涂料行業的發展。


    重防腐涂料的配套性、先進性得到提高

 

    從技術角度認為:用于較為嚴酷的腐蝕環境下,防腐壽命比較長,厚膜化的涂料稱為重防腐涂料。重防腐涂料的應用范圍廣泛,涉及現代產業的各個關鍵領域;重防腐涂料與涂裝技術的發展是與現代工業技術的發展密切相關的,在某種意義上,反映了這個國家的現代化工業和科技發展水平。隨著國內外新規范、新標準的廣泛深入,我國重防腐涂料和涂裝的先進性和配套性不斷提高。


    以我國橋梁涂料為例來加以說明。如世界上最長的跨海大橋鋼箱梁實施全涂料的配套方案(見表三):

 

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    表三、港珠澳大橋鋼箱梁涂層配套方案

 

    對照ISO12944標準的規定,上述配套方案中均高性能重防腐涂料組成,膜厚又能達到規定要求,涂層的使用壽命就有大于十五年。目前,還有一種以電弧噴鋅(鋁)替代底漆,然后再與重防腐涂料進行配套,對照ISO14713國際標準的規定,復合涂層有大于20年的使用壽命。(見表四)該配套方案,對表面處理等級要求必須達到GB8923 Sa3級;對操作工人的環保意識要求也高。對這種能耗高、成本亦高的配套方案有逐漸減少的傾向。

 

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    表四、富翅門大橋鋼箱梁外側配套方案

 

    在大橋涂層配套方案中,聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷面漆是最常用的是三種高性能面漆。經過近幾年持續的研發和工程應用,這些面漆的外觀質量、施工性能和使用壽命都得到了顯著的提高。特別是氟碳面漆的數量增加較快。除了阿克蘇諾貝爾、佐敦、PPG、宣威等國際大公司能生產聚硅氧烷面漆外,我國的“三峽”、“勝鑫”、“大坂”等聚硅氧烷面漆也在大橋的涂裝中也得到了應用。


    隨著新建混凝土橋梁數量的逐年增加,新穎的重防腐涂料正在逐步取代傳統涂料。具有一定先進性的杭州灣大橋混凝土用涂層配套方案(見表五)就是針對不同部位的腐蝕特征設計不同的涂料配套體系而成的。

 

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    表五、杭州灣大橋混凝土防護涂層配套方案

 

    多年來,多工程的實際應用,我國橋梁防護用涂料的品種結構和配套組成已經得到了基本定型(見表六)。

 

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    表六、我國橋梁用涂料品種組成和配套結構

 

    實踐證明:重防腐涂料配套中,合理的結構和組成,促進了我國橋梁工業的快速發展。


    重防腐涂料的節能性、環保性得到提高

 

    我國重防腐涂料技術遵照環保、節能理念實現良性發展是符合我國環境政策的重要方向。


    規范設計

 

    對于防腐工程的大型設計院應用全壽命分析法(LCC)的創新理念進行全面的成本分析和評估,在進行重防腐用涂層的配套設計中,需要全面理解涂層使用壽命的真實含義。它既不是結構的壽命,也不是涂料制造商對涂料質量的商業保證期,而是涂層的服役壽命。


    如遵照ISO12944國際標準和ISO14713電弧噴鋅(鋁)層加重防腐涂料封閉等腐蝕環境、涂層厚度、涂層使用壽命的關系,提出大于15年、20年等涂層使用壽命。涂層使用壽命通常是指所配套的涂層從開始服役到第一次進行大修的年限,以鋼結構ISO4628標準來確定。當涂層銹蝕程度達到Ri3級,即相當于銹蝕面積達到1%時,即開始進行第一次大修。此時的性能價格比最高,最為經濟。


    環保標準把關

 

    近年來,由于環保法規的限制,已全面禁止在重防腐涂料行業使用紅丹涂料。在海洋工程等為保護海洋環境也逐漸禁用了環氧瀝青涂料。


    港珠澳大橋等重點工程的防腐涂裝工程,對選用的配套涂料中的重金屬成分和含量按照RoHs2011/65、EUCO950-2008標準做了限制,具體指標見表七。

 

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    表七、港珠澳大橋配套涂料對重金屬離子含量要求

 

    在船舶行業,由環保部組織的“中國用于防污漆的DDT替代項目”完成,篩選出14個DDT替代防污涂料品種,制修訂《船舶防污漆中滴滴涕含量的測試及判定》(GB/T 25011-2010)標準、《船舶防污漆錫總量的測試及判定》(GB/T26085-2010)標準,并制定和頒布了《環境標志產品技術要求船舶防污漆》(HJ 2515-2012)標準。


    推廣應用高固體份的重防腐涂料

 

    高固含量的涂料VOC含量低,對環境和人體健康的損害程度低,積極研制和推廣應用高固含、低VOC含量的環保型涂料是涂料無害化的重要方向之一。以常用的環氧云鐵中層漆為例,固含量的提高顯著降低了VOC的含量(見表八)。

 

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    表八、各種環氧云鐵中間漆固含量及VOC值

 

    高固含量的重防腐涂料,一次無氣噴漆可達250?m DFT以上。減少施工道數;可常溫固化成膜;邊緣覆蓋性能優異;這對涂裝工程的節能、減排無疑是有利的。


    港珠澳大橋還對配套涂料的VOC含量提出了限制要求(見表九)。

 

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    表九、港珠澳大橋對配套涂料的VOC限制

 

    鋼箱梁內側的涂裝方面,基于節能、環保的考慮,近期高固體份或無溶劑類環氧涂料正在積極的推廣應用。上海振華重工制造的橋梁鋼箱梁內側成功應用了水性的無溶劑環氧涂料。


    低表面處理涂料普遍應用于維護大修工程

 

    節能、環保型的低表面處理涂料對表面處理要求低至ISO 8501-1 St2級;可在帶微銹、潮濕表面、大多數舊涂層表面涂裝;具有優異的附著力(>10MPa);底涂層與多種面漆具有良好的配套性;有的還具有底、面兩用漆的作用。按樹脂類型分類,以環氧為主,另外還有醇酸、丙烯酸、雙組份聚氨酯及單組份濕固化聚氨酯涂料等。除了阿克蘇諾貝爾、海虹老人、PPG、等國際大公司外,國內的“三峽”、“蘭陵”、“魚童”、“信和”、“紅獅”、“百慕”也都成功研發了低表面處理涂料,化工部還權定了低表面處理涂料的技術標準和施工指導,相信在不久的將來,低表面處理涂料會在大橋、油罐、油田設備的大修上得到廣泛的應用,發揮它的環保、節能作用。


    根據調查,近期應用低表面處理底漆的典型工程有(見表十):

 

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    表十、低表面處理涂料工程案例

 

    積極推廣應用水性涂料

 

    重防腐涂裝行業應用水性化涂料是涂裝工程實現節能、減排的重要手段之一,水性涂料的開發與推廣應用受到了國家和相關單位的高度重視,在重防腐涂裝七個部門中,都進行了水性涂料的實驗。如在船舶行業,以船舶機艙和船員起居艙室涂水性涂料可減少VOC排放,提高生產效率十分明顯。水性車間底漆也處于應用推廣階級,除了上述兩個優點外,還可以優化焊接、切割速度,加速生產過程。但水性重防腐涂料在性能和施工上還存在一定短板,發展速度是最慢的。根據不完全的統計,2016年七個行業中應用的比例不到3.5%以發展的眼光來看待集裝箱行業,2018年它得成為重防腐行業中,90%以上用上水性配套涂料的行業。2016年3月,中國集裝箱協會、四大造箱集團、各涂料供應商、相關認證機構聯合簽署了自律公證,2016年7月1日起,廣東地區全部使用水性涂料,廣東外地區于2017年4月起實行“禁溶劑推水性涂料”


    受水性涂料的影響,中遠關西、中涂、海虹公司在集裝箱行業中的領先位置受到明顯排擠;德威、麥加,金剛化工等涂料產品因技術領先,會占據領先地位。

 

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    在推廣集裝箱水性涂料的過程中,各涂料廠應積極鉆研,提高產品質量、降低成本,在涂裝工藝中,適應三分鐘一只TEu的生產節奏;也象金剛化工一樣,做到包括車間底漆在內的每種配套均有美國KONSTANDT實驗室的認證報告。


    建筑鋼結構行業中,也較多的應用了水性涂料,該行業也是較早應用水性無機富鋅底漆的。從1995年的浦東國際機場、杭州國際機場一直到2008年上海浦東世博會的中國館等五大場館均采用了水性無機富鋅底漆和溶劑型環氧云鐵中層漆、聚氨酯面漆配套,取得了較好的成效。


    目前全國有五十多個工廠會生產水性無機富鋅底漆,最多的是上海門普來新材料公司,2010年年銷售額達到一億左右。另外,江蘇紐克蘭、廊坊中科、石家莊金魚、重慶三峽、江蘇蘭陵等重點工廠的水性無機富鋅底漆也紛紛投入重點工程。江蘇滬寧鋼機、石家莊金環、浙江杭肖等重點鋼結構廠均將水性無機富鋅底漆作為“通用底漆”大量應用。它與溶劑型環氧云鐵中層漆等配套性能優異,按照ISO12944-2的有關規定,在C3、C4的腐蝕環境條件下,有大于15年的防腐壽命。2011年水性無機富鋅底漆在建筑鋼行業占底漆總量達到三分之一以上。


    正當包括“門普來”等水性涂料廠也往水性環氧中層漆,水性聚氨酯面漆發展之時,國內一批打著水性涂料的產品逐漸取代了水性無機富鋅底漆,以單組分、操作方便 、全套水性低價競爭等方式,將水性無機富鋅底漆擠出了建筑鋼結構市場。目前,水性無機富鋅底漆用量縮小到底漆用量的不到四分之一。中、小型建筑鋼結構工程應用的水性涂料均為單組分,快干的丙烯酸底漆、面漆,價格低廉至10元/kg。頻頻發生防火涂料與之不配套狀況,甚至涂層脫落。特別值得一提的是建筑鋼結構廠絕大多數無專職的噴砂房、噴漆房,加熱烘干很困難,冬季無法使用。建筑鋼結構行業要全部推行水性涂料,的確是困難重重。


    重防腐涂料的涂裝應逐步規范化

 

    我國重防腐涂料的研發水平不落后,但涂裝技術及涂裝管理方面與國際先進水平的差距明顯。近幾年來,國家及相關行業逐步重視重防腐涂裝工程。在每個專業會議上,“三分涂料,七分涂裝”的觀念逐漸形成了共識。


    通常論及的“涂裝”主要有三個方面:一是涂裝材料,主要包括重防腐底(中)漆和高耐候性面漆配套構成的防護體系、由電弧噴鋅(鋁)、陰極保護材料等構成的重防腐材料層和高耐候性面漆配套構成的防護體系;二是系統的涂裝工藝工程。它不僅僅包括涂裝過程中工藝技術參數的控制過程,而且還是與底材處理、性能優異的防護層的形成密切相關的所有影響要素進行全面控制的綜合過程;三是涂裝管理、如膜厚管理、耗漆量管理、工藝條件管理、能耗管理等。在船舶、集裝箱、橋梁等行業,涂裝已引起了高度注意,但在建筑鋼結構行業相對較為落后,大多數廠無專業的涂裝工藝流水線、涂裝市場操作不規范,涂裝技術規范化程度低。


    最近“十三五”計劃中明確指出,建筑鋼結構行業目前的任務是大力推廣使用高固體涂料,試點推行水性涂料,推廣使用高壓無氣噴涂、空氣輔助式無氣噴涂等涂裝技術,限制使用空氣噴涂,逐步淘汰鋼結構露天噴涂,建設廢棄收集與末端治理裝置。這是建筑鋼結構廠降低成本、提高經濟效益的有效手段。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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