1、引言

    近年來，隨著我國工業化發展步伐的加快，隨之而來的環境壓力已不容忽視。從防腐蝕涂料的研究領域來看，由于以溶劑型為主，大量的有機化合物經揮發排放到大氣中，對空氣\水環境等產生影響。同時威脅人類健康，與低碳經濟發展需求背道而馳，隨著2013年9月10日國務院印發的《大氣污染防治行動計劃》通知的頒布，上海市政府緊接著也在同年10月18日發布了《上海市清潔空氣行動計劃》，在這二份行動計劃中都明確要求工業企業必須降低VOC的排放，減少對空氣的污染。

    港機產品主要在江河及海洋沿岸使用，多數處于高濕高鹽霧的腐蝕環境中，按照ISO12944-2標準，屬于C4?C5-I或C5-M的重度腐蝕環境。但是港機又是大型鋼結構產品，一旦完成涂裝交付使用后，很難做到經常性涂裝修補維護。所以港機產品上使用的重防腐涂料，一般設計要保證經得住十幾年甚至20a以上的腐蝕環境考驗，根據ISO12944-1標準，要達到H級的耐久年限。我國已經有一部分領域如鋼結構、石化及車輛等領域已成功應用了水性金屬防腐蝕涂料，環保型涂料的推廣應用已成為必然。選用兼具重防腐性能和綠色環保性能的涂料是進行港機防腐體系改革的重點，綜合港機設備的使用環境惡劣、維護保養困難。防護要求高等特點，考慮到水性涂料在重防腐領域沒有使用事例可借鑒的情況，著力開展了港機重防腐領域水性防腐涂料的研究和應用。

    2、水性涂料的選型和測試標準

    2.1水性涂料的技術選型

    港機產品都是臨水作業，一旦造成污染將直接影響到國計民生，因此對于涂料VOC的控制標準是越低越好，研究目標定為VOC含量<100g/L。

    施工時可以用水稀釋，且與常規的溶劑性涂料施工性能比較接近。無溶劑型涂料VOC排放也比較低，但是這類涂料往往需要價格高昂的特殊的雙組分噴涂設備施工，并且混合后使用時間非常短，成膜厚，成本高，固化時間長，而且這類涂料黏度大，對于膜厚要求不高的項目，往往需要加入大量稀料來降低黏度，使VOC的排放量又上去了。所以水性重防腐涂料是港機產品的最佳選擇。

    綜合考慮水性涂料的行業情況后，結合港機產品的特點，確定先進行箱梁結構件內表面用水性重防腐涂料的研究和應用。

    2.2水性涂料檢測方法

    根據ISO12944-2標準中對腐蝕環境的分類，涂層應滿足C5-M高含鹽度的沿海性環境下的H（高）級耐久性的要求。根據ISO12944-6對該環境下的實驗室測試要求，進行耐鹽霧1440h測試試驗，要求為試驗結束后單邊劃痕處的銹蝕蔓延不超過1mm，無起泡，銹蝕，開裂和剝落現象，同時涂層的附著力應≥5MPa。

    2.3水性涂料的耐鹽霧檢測結果

    經涂裝制板、保養及1440h鹽霧試驗及附著力測試和施工性能綜合評定，美國Tnemec公司的Series27WB水性重防腐涂料通過了所有指標，并且耐鹽霧性能優于傳統溶劑型配套涂層（環氧富鋅底漆+環氧中層漆），各項檢測性能對比見表1。

表1 重防腐涂料性能測試結果

    實驗結論：

    （1）物理性能測試，水性涂料和溶劑型涂料都符合要求，水性涂料略優；

    （2）耐鹽霧試驗1440h，水性涂料產品Se鄄ries27WB優于傳統溶劑型配套涂層，符合ISO12944-6標準中耐鹽霧性能的評定要求。

    1.4水性涂料應用性能分析

    水性涂料耐鹽霧檢測顯示，Series27WB的施工和防腐性能突出。該產品是美國Tnemec公司專利產品，直譯名稱為“無機物雜化水性環氧涂料”。它的固體分為100%，使用時需要添加15%~20%的水進行稀釋，并且有一部分水參與固化反應，因此施工損耗率會更低一些。該涂料的環保性能和施工效率測試數據見表2。

表2 重防腐涂料應用性能

    對比結果顯示，Series27WB水性涂料具有如下優勢。

    1、一道施工150μm的防腐性能優于傳統二道施工的215μm；

    2、VOC排放低，減排達到99%以上；

    3、施工效率高，在噴涂施工2h后就可以搬運，而傳統的溶劑型涂料需要22h；

    4、是一款低表面處理涂料，前處理達到St2級就可以施工；

    5、一次性成膜厚度高，單次成膜厚度可達150~300μm；

    6、水性涂料施工不存在易燃易爆的危險。

    3、水性重防腐涂料在港機產品上的應用

    水性涂料的防腐性能雖然在實驗室得到了論證，但要得到港機重防腐領域的認可，并得以推廣應用，必須從以下幾個方面進行推進。

    3.1用戶的認可度

    （1）從技術方面打消用戶的顧慮，整理水性涂料的試驗數據，特別是與常規涂料配套的對比數據，從防腐性能上取得用戶對水性涂料防腐能力的信任；

    （2）從環保、安全意識引導，隨著全民質量健康安全環境理念的不斷提升，很多的用戶對綠色制造、綠色環保情有獨鐘，Series27WB得到了美國綠色產品的認證，符合用戶的心理；

    （3）以類似的應用成功案例加強用戶的信心，選擇一些類似的成功應用案例以增加推行的說服力，Series27WB的第一個應用項目———中海油惠州煉化基地，在冷卻水塔內施工應用3a后仍然完好。

    （4）選擇合適的項目推行，很快正式確認在寧波港項目（2臺岸橋）上的應用。

    3.2改變施工人員的施工習慣

    施工人員已經習慣于溶劑型涂料的施工模式，因此在正式應用前必須通過培訓的方式進行改變，以滿足水性涂料施工的技能要求。

    3.3施工設備要求

    Series27WB對噴涂設備沒有特別的要求，可使用常規的噴涂設備進行噴涂施工，但需要注意：

    （1）常規涂料以溶劑為介質和清洗液，Series27W和其他的水性涂料特性一樣，設備中不能含有溶劑。噴涂前務必將設備管路內的溶劑都清洗干凈；

    （2）由于Series27WB涂料的固含量比較高，屬于低黏度高固含量的涂料，相對噴涂壓力比較高，一般選用65∶1及以上的噴涂設備。

    3.4施工過程控制

    水性涂料的施工與溶劑型涂料會存在許多差異，需要從施工方法上針對水性涂料的特點進行全面的改進和提高，才能最大程度發揮水性涂料的優勢。

    3.4.1競稀黏度調整

    傳統的溶劑型涂料在施工過程中，如果感覺黏度大了，只要沒有超出活化期（Potelife），隨時可以通過添加稀料以調整黏度。Series27WB水性涂料需要從基料、固化劑混合攪拌開始就加入適量的水，將黏度調整到需要的狀態，在后續的使用過程中，一般不允許再加入水稀釋。

    3.4.2焊縫修補和預涂

    水性涂料與傳統的溶劑型涂料相比，對基材表面的浸潤性能較差，這是水性涂料的特性。所以在對焊縫區域或需要作預涂的區域進行涂裝時，要保證足夠的涂膜厚度，如果厚度不夠，就不能保證鋼鐵基材波峰點被涂料覆蓋，會造成點狀銹蝕。同時為了達到更好的涂裝效果，所專門采用了一款預涂噴槍，該噴槍可大幅提高預涂時的膜厚和速度，直接提高了水性涂料的施工效率。

    3.4.3施工設備的清理

    水性涂料的施工模式與溶劑型一致，但由于它采用水作為調整黏度？固化，因此一旦工具中存在溶劑，容易造成漆膜縮孔等弊病。

    3.4.4安全與固化通風

    水性涂料在施工過程中，沒有了溶劑揮發，而且噴涂施工的漆霧也大幅減少。但是施工人員同樣需要做好個人安全防護工作，以防止水性涂料的漆霧吸入身體或進入眼睛。在水性涂料固化過程中，也同樣需要強制通風。水性涂料揮發的是水分，如果通風措施不佳會減慢固化速度。

    3.4.5加強預涂工作

    Series27WB水性涂料的另一個特性是改變了以往兩道涂層配套的防腐模式，改成單道施工，單道成膜防腐，將更加注重角落？邊絲？焊縫的預涂施工，強調一次施工達到規定的膜厚要求。

    4、結語

    根據水性涂料的特性和港機設備的特點，對水性涂料在港機領域（鋼結構箱梁內）進行了嘗試應用，這是水性涂料在重防腐領域應用“零”的突破，對今后水性重防腐涂料在港機設備上的推廣應用具有非常重要的意義。

    （1）確保了有限空間內的安全生產

    Series27WB產品VOC的排放低至6.6g/L，完全消除了有限空間的涂裝施工安全隱患。

    （2）首開港機涂裝的綠色創造

    水性涂料的應用將使重污染的港機涂裝業向綠色港機防腐轉變。

    （3）凸顯了企業的社會責任

    在港機推廣應用水性涂料是落實“節能減排”的具體行動，充分體現了社會責任感。

    （4）節約了社會不可再生資源

    石油資源是有限的也是不可再生的，采用水溶劑是石油產品，替代溶劑，也是保護地球資源的良好措施。

    （5）降低了涂裝施工的綜合成本

    隨著國家和地方政府環保政策的不斷出臺，環保投入（控制VOC的無序排放）將成為涂裝施工成本的一項重要投入，而采用水性涂料將不存在VOC的排放投入。

    Series27WB水性涂料不僅一道就可以達到傳統溶劑型涂料二道的厚度和防腐效果，而且在24℃的常溫下只要2h就可以固化，達到可搬運狀態，固化24h后可長期浸泡于水中。而傳統的溶劑型涂料，不算第二道的施工時間，僅二道的固化時間至少需要22h后才能固化可搬運。可大幅縮短涂裝的生產周期，降低了生產成本。