腐蝕是金屬、混凝土、木材等物體受周圍環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象。腐蝕是人類的大敵。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計， 全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失高達1 萬億美元， 約為地震、水災(zāi)、臺風等自然災(zāi)害造成經(jīng)濟損失總和的6 倍，占各國國民生產(chǎn)總值的2%～4%。我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失達1.2 萬億元， 超過很多省市一年的GDP， 可約建441 個鳥巢、7 個三峽工程、46 條青藏鐵路， 損失之大令人咂舌。腐蝕在給經(jīng)濟造成巨大損失的同時， 還會帶來資源的巨大消耗，加劇環(huán)境污染， 因此防腐蝕研究越來越受到世界各國的重視。在各種防腐蝕措施中， 以防腐涂料來防腐蝕最為經(jīng)濟、實用和方便。

在涂料行業(yè)中， 防腐涂料的產(chǎn)量是僅次于建筑涂料的第二大涂料品種， 一般分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料。常規(guī)防腐涂料是指在一般環(huán)境條件下， 對金屬等基材起防腐蝕作用、延長其使用壽命的涂料； 重防腐涂料是相對常規(guī)防腐涂料而言， 是指能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用、并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。重防腐涂料是防腐涂料中威力最大、最具代表性和影響力、且最有發(fā)展?jié)摿Φ囊活惙雷o涂料， 也是衡量一個國家涂料工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。重防腐涂料具有兩個顯著特征： 一是能在苛刻條件下使用， 并具有長效防腐壽命， 重防腐涂料在化工大氣和海洋環(huán)境里， 一般可使用10 年或15 年以上， 即使在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)里， 在一定溫度條件下， 也能使用5 年以上； 二是厚膜化， 一般防腐涂料的涂層干膜厚度為100 μm或150 μm 左右， 而重防腐涂料干膜厚度則在200 μm或300 μm 以上， 還有500～1 000 μm， 甚至高達2 000 μm。

重防腐涂料以其卓越的防護性能， 主要應(yīng)用在船舶、集裝箱、石油化工、建筑鋼結(jié)構(gòu)、鐵路、橋梁、電力和水利工程等諸多關(guān)乎國家發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)濟命脈的重要領(lǐng)域， 重防腐涂料對經(jīng)濟發(fā)展起著非常重要的保駕護航作用。

1 重防腐涂料發(fā)展狀況

 

1.1 國外發(fā)展狀況

 

2011 年全球重防腐涂料消費量為362 萬t，價值120 億美元。工業(yè)防護是其最大消費領(lǐng)域，占總消費量的53%； 船舶涂裝次之， 占35%； 集裝箱涂裝占7%； 海洋設(shè)施防護占5%。未來隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快， 海運業(yè)將快速發(fā)展， 將由此帶動重防腐涂料的需求增長。

預(yù)計到2016 年， 全球重防腐涂料的需求量將達到428 萬t， 2011—2016 年年均增長3.4%， 其中海洋設(shè)施和集裝箱領(lǐng)域?qū)χ胤栏苛系男枨笤鲩L較快。全球重防腐涂料消費構(gòu)成及需求預(yù)測見表1。

 

重防腐涂料因技術(shù)含量較高， 進入門檻也較高（如進入船舶涂料、集裝箱涂料等領(lǐng)域需要取得國際相關(guān)資質(zhì)認證）， 因此成為涂料工業(yè)市場集中度相對較高的一個領(lǐng)域， 特別是高端市場幾乎被國際大公司所壟斷。荷蘭Akzo Nobel、挪威Jotun、日本Chugoku、美國PPG、丹麥Hempel 五大公司， 采取全球化經(jīng)營戰(zhàn)略， 其全球市場占有率超過50%； 世界排名前十公司全球市場占有率高達67%。2011 年全球重防腐涂料市場占有率見表2。

 

1.2 國內(nèi)發(fā)展狀況

 

我國是世界第一大涂料產(chǎn)銷國， 同時也是重防腐蝕涂料第一大產(chǎn)銷國。2012 年我國涂料產(chǎn)量1 272 萬t， 進口量17.45 萬t， 出口量16.65 萬t，消費量1 273 萬t， 其中重防腐涂料消費量為175萬t， 占國內(nèi)涂料總消費量的13.7%， 占世界重防腐涂料總消費量的40%以上。我國是世界船舶和集裝箱生產(chǎn)大國， 近年石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展， 為重防腐涂料提供了廣闊的市場空間。2012 年我國重防腐涂料消費構(gòu)成見表3。

 

重防腐涂料是我國涂料行業(yè)對外開放最早、國際化程度最高的領(lǐng)域。自20 世紀80 年代中期，世界船舶、集裝箱產(chǎn)業(yè)開始向我國轉(zhuǎn)移起， 國際知名重防腐涂料生產(chǎn)商丹麥Hempel、英國IP、挪威佐敦、日本中涂、美國PPG、荷蘭Akzo Nobel、韓國KCC 等就紛紛來我國投資設(shè)廠， 完成了本地化生產(chǎn)和戰(zhàn)略布局， 從而形成了我國重防腐涂料高端市場由外資（含合資） 主導(dǎo)， 低端由內(nèi)資企業(yè)為主的競爭格局。在技術(shù)要求較高的集裝箱和船舶涂料領(lǐng)域， 外資和合資企業(yè)的產(chǎn)品分別占據(jù)了我國95%和80%的市場份額； 海上石油鉆井平臺和海上設(shè)施所用的重防腐蝕涂料市場100%被Akzo Nobel、PPG、Hempel、Jotun 和日本關(guān)西等公司所占領(lǐng)； 海洋工程重防腐涂料領(lǐng)域Jotun 公司占有60%的市場份額； 可以說海洋涂料（包含船舶涂料、集裝箱涂料、海上設(shè)施及海洋港口設(shè)施涂料等） 是一個不屬于中國的中國市場。外資涂料企業(yè)在我國重防腐蝕涂料各領(lǐng)域中的市場份額見表4。

 

近年來， 一些內(nèi)資企業(yè)依靠自主創(chuàng)新、質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品和及時周到的服務(wù)， 在重防腐涂料諸多領(lǐng)域也開辟出自己的一片天地。上海涂料公司麾下的開林造漆廠作為國營企業(yè)的代表， 在鋼結(jié)構(gòu)涂料和船舶涂料領(lǐng)域占有一定市場份額， 曾為上海虹橋樞紐工程提供了1 800 t 重防腐蝕涂料；江蘇蘭陵化工集團公司作為國內(nèi)最大的民營重防腐蝕涂料企業(yè)， 重防腐蝕涂料銷售總額超過40 億，其重防腐涂料應(yīng)用工程范例遍布海內(nèi)外： 國內(nèi)-天津100 萬t 乙烯工程、上海高橋石化總廠50 萬m2、北京“鳥巢” 工程、國家大劇院、上海東方藝術(shù)中心等等； 國外-印尼蘇加諾機場、法國斯坦因公司鍋爐支架、坦桑尼亞體育場等等； 還應(yīng)該提到的是北京志盛威華化工有限公司開發(fā)了高新重防腐蝕涂料， 使重防腐涂料的應(yīng)用范圍獲得重大突破， 其產(chǎn)品應(yīng)用于中海油全球最大的坐底式33 號海洋鉆井平臺、東方電氣集團核電廠、京滬高鐵、超超臨界電廠的煙道以及窯爐爐膛的耐溫達到1 800 ℃的關(guān)鍵部位等。另外， 國內(nèi)石家莊金魚、山東齊魯、武漢雙虎、中華制漆、珠江化工、常州振華、重慶三峽、湖南湘江、浙江天女、蘇州吉人在防腐涂料領(lǐng)域也有不俗的業(yè)績。但總體而言， 在重防腐涂料領(lǐng)域內(nèi)資企業(yè)與外資企業(yè)相比，嚴重缺乏核心競爭力， 在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品檔次、施工質(zhì)量、服務(wù)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， 僅在鋼結(jié)構(gòu)、鐵路、高速公路、石油化工等內(nèi)陸配套防腐體系中占據(jù)一定市場份額。

2 重防腐涂料品種及涂裝配套體系

 

常用的重防腐涂料有： 富鋅底漆、環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料、氯化橡膠類涂料、玻璃鱗片涂料、環(huán)氧樹脂粉末涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料、聚脲等等， 其中環(huán)氧樹脂涂料往往與富鋅底漆配套使用， 適用于工業(yè)生產(chǎn)中嚴重腐蝕環(huán)境， 尤其適用于各種貯罐內(nèi)表面的涂裝。每年世界上約有40％以上的環(huán)氧樹脂用于制造環(huán)氧涂料， 其中大部分用于防腐領(lǐng)域。環(huán)氧防腐涂料是目前世界上應(yīng)用最為廣泛、最為重要的重防腐涂料之一。在我國重防腐涂料品種結(jié)構(gòu)中， 環(huán)氧類也是居于首位， 占33%~39%； 聚氨酯類次之， 占22%~27%； 富鋅底漆占11%~17%；丙烯酸類和氯化橡膠類各占11%~16%； 氟碳類占3.3%~6.6%； 聚硅氧烷類占1.1%~2.2%； 其他類（如聚脲等） 占1.1%~2.2%。上述重防腐涂料可以組成多種配套體系， 工程防護也可分為單層、底面雙層和底中面三層三種涂裝體系， 不同的涂料配套體系和涂裝體系，防護性能差異很大。具體見表5 和6。

 

 

我國重防腐涂料多采用底中面三層涂裝體系，涂料配套體系多以各種富鋅底漆打底， 環(huán)氧云鐵作中間漆， 再配以聚氨酯、丙烯酸、氯化橡膠、氟碳、聚硅氧烷等各種面漆。我國重防腐涂料主要配套體系及涂裝實例見表7。

 

3 與重防腐涂料相關(guān)的國內(nèi)外法律法規(guī)

 

隨著全球?qū)G色低碳、節(jié)能環(huán)保的要求日趨嚴格， 國內(nèi)外頒布了一系列涉及重防腐涂料領(lǐng)域的法律、法規(guī)及標準， 內(nèi)容涉及環(huán)保、高性能和長效保護等； 這些法律、法規(guī)及標準成為推動重防腐涂料發(fā)展的重要驅(qū)動力。主要法律法規(guī)及標準如下。

3.1 國際公約

 

2001 年通過的IMO （國際海事組織） 《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約》（簡稱AFS 公約）于2008 年9 月17 日正式生效， 要求自生效之日起所有船舶底部不準再有裸露的含TBT 的防污涂料； 2006 年12 月的MSC 第82 屆會議上通過了《所有類型船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護涂層性能標準》（簡稱IMO PSPC WBT），并于2008 年7 月1 日起對總噸位在500 t 以上的國際航行船舶強制性執(zhí)行； 2009 年全部停止溶劑法氯化橡膠生產(chǎn)線， 履行蒙特利爾保護大氣臭氧層公約； 2010 年全面禁止使用含DDT 的船底防污漆， 履行斯德哥爾摩公約禁用永久性對環(huán)境有害化學(xué)品條款； 自2010 年1 月1 日中國香港船舶涂料VOC 標準開始執(zhí)行； 2010 年5 月19 日的MSC第87 屆會議上正式通過了《貨油艙涂料和防腐保護》的標準， 將于2013 年正式生效（IMO PSPCCOT）； 船舶能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）、船舶能效營運指數(shù)（EEOI） 將于2013 年正式生效。此外還有船舶壓載水管理公約、拆船公約、防止海洋生物異域遷移國際規(guī)范等等。

近年來， 我國在認真履行國際公約方面做了大量的工作， 涉及的政府部門有環(huán)保部履約辦、中國船級社、船監(jiān)局等。國內(nèi)涂料行業(yè)也加大了新產(chǎn)品開發(fā)和升級換代的投入， 積極應(yīng)對和認真遵守相關(guān)國際公約的約束。

3.2 REACH 法規(guī)

 

盡管涂料產(chǎn)品不屬于REACH 法規(guī)要求登記、評估和注冊的化學(xué)品， 但在3 萬多種登記化學(xué)品中， 生產(chǎn)涂料所用原材料約占1 ／ 3。當前要求出口到歐美市場商品配套用的涂料都需附加安全數(shù)據(jù)單（MSDS）， 因此涂料供應(yīng)商在選擇原料時應(yīng)更加慎重， 特別是對人員和生態(tài)環(huán)境影響巨大的防污劑的篩選尤其應(yīng)謹慎。

3.3 國內(nèi)新法規(guī)新標準

 

近年來我國也積極參與了國際新標準、新法規(guī)的制定， 并對原有國家船舶涂料標準進行了修訂。2012 年國家環(huán)保部推出了《船舶防污涂料環(huán)境標志技術(shù)要求》， 對防污涂料中VOC、銅離子釋放率、重金屬含量等提出了要求。正在更新制定的《船舶工業(yè)污染物排放標準》將首次提出船舶涂料VOC 的限值。另外， 我國在石化行業(yè)管道、油罐、鋼結(jié)構(gòu)涂裝、海洋鉆井平臺及設(shè)施、鐵路公路橋梁（鋼結(jié)構(gòu)和混凝土）、鐵路車輛、電力系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)、冷卻水管道以及建筑地坪等領(lǐng)域的涂裝規(guī)范和標準陸續(xù)出臺， 促進了行業(yè)市場的規(guī)范與準入門檻的提高。但與發(fā)達國家相比，我國的標準化管理體系、標準的門類及執(zhí)行力度仍有差距， 尚需相關(guān)政府和行業(yè)部門、涂料和涂裝界通力合作， 逐步加以完善。

4 重防腐涂料的發(fā)展方向

 

環(huán)保化、高性能化、多功能化和省工程化是今后重防腐涂料的發(fā)展方向。高固體份涂料、水性涂料、粉末涂料等傳統(tǒng)環(huán)保涂料和氟碳涂料、聚氨酯涂料、環(huán)氧涂料等高性能涂料仍是重點發(fā)展產(chǎn)品， 同時隨著技術(shù)的進步、政策法規(guī)的日趨嚴格、應(yīng)用范圍的擴大及使用要求的提高， 又催生了眾多性能更優(yōu)異、施工更便捷、使用更環(huán)保的重防腐涂料新品種， 具體如下。

4.1 聚脲重防腐涂料

 

根據(jù)美國聚脲發(fā)展協(xié)會（PDA） 的定義： 聚脲是由異氰酸酯組分（簡稱A 組分） 與氨基化合物組分（簡稱R 組分） 反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是脂肪族的， 也允許是芳香族的。其中的A 組分可以是異氰酸酯單體、聚合體（如二聚體或三聚體）、異氰酸酯的衍生物（如液化MDI）、預(yù)聚物和半預(yù)聚物， 預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或者端羥基化合物與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)制得； 其中的R 組分必須是由端氨基樹脂及端氨基擴鏈劑組成， 在端氨基樹脂中， 不得含有任何含羥基的成分和催化劑， 但可以含有其他助劑。

噴涂聚脲彈性體是近十幾年來， 繼高固體分涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低污染涂料之后， 開發(fā)出來的一種新型的沒有溶劑污染的綠色涂料涂裝技術(shù)。與傳統(tǒng)環(huán)保涂料涂裝技術(shù)相比， 噴涂聚脲彈性體技術(shù)有很多優(yōu)點：

（1） 不含催化劑， 反應(yīng)活性高， 固化速度快，可在任意斜面、曲面及垂直面上噴涂成型， 不會發(fā)生流掛現(xiàn)象。

（2） 對濕氣、溫度敏感性不高， 施工時不受施工部件和環(huán)境溫度、施工部件和空氣濕度的影響， 施工溫度范圍為-40~150 ℃。

（3） 它是固含量為100%的雙組分涂料， 不含任何揮發(fā)性有機溶劑（VOC）， 消除了由于溶劑揮發(fā)而導(dǎo)致施工場所到處彌漫溶劑異味的現(xiàn)象， 對環(huán)境友好， 可實現(xiàn)衛(wèi)生無害施工。

（4） 施工工藝可采用熱噴涂或澆注， 單次施工厚度范圍寬， 可從幾百μm 到幾個cm， 克服了傳統(tǒng)環(huán)保性涂料工藝需要多次施工才能達到設(shè)計涂層厚度的缺點。

（5） 它有優(yōu)異的物理化學(xué)性能， 較高的拉伸強度、柔頓性和斷裂伸長率、耐磨性、防濕滑性能、耐溶劑和鹽霧老化性能、耐海水和一般溶劑的腐蝕性能。硬度可以任意調(diào)整， 手感可從軟橡皮（邵A30） 到硬彈性體（邵D65）； 在戶外長期使用不粉化、不開裂、不脫落。

（6） 具有良好的熱穩(wěn)定性， 而且耐低溫性能良好， 可在120 °C 下長期工作， 可承受350 °C的瞬間熱沖擊。

（7） 底材形貌再現(xiàn)性好， 涂層連續(xù)、致密，無接縫， 無氣泡和針孔， 美觀而且耐久實用。可以加入各種顏料、短玻璃纖維等填料制成不同顏色、性能要求的涂料產(chǎn)品， 滿足客戶對顏色和其他方面性能的需求。

（8） 使用專門的高溫高壓噴涂設(shè)備施工， 效率非常高； 單次噴涂即可達到設(shè)計厚度， 而且設(shè)備設(shè)計有多種工作模式， 既可噴涂， 也可澆注；還可通過施工工藝控制和添加橡膠顆粒等方法來達到防滑的效果。噴涂聚脲彈性體涂裝技術(shù)與傳統(tǒng)環(huán)保涂料涂裝技術(shù)的比較見表8。

 

一般防護涂料3~5 年就要進行修復(fù)或翻新，不但維修費用高， 而且間接損失大， 甚至不可修復(fù)； 而噴涂聚脲防護涂料雖一次性投資相對較高， 但有效防護期限長達百年。因此， 綜合而言， 選取一次性成本略高， 但性能優(yōu)越， 可靠性及可維修性好， 使用年限長的防護涂料， 年均防護成本更低。可見， 使用聚脲涂料的性價比是十分理想的。由于聚脲彈性體材料的出色性能， 在短短十幾年里迅速應(yīng)用到工業(yè)、民用、國防等眾多領(lǐng)域。

①化工防腐聚脲彈性體在酸、堿、鹽、油、水以及高寒、地下和海洋等惡劣環(huán)境條件下， 表現(xiàn)出優(yōu)異的超重防腐性能。如用于化工普通類鋼質(zhì)儲罐內(nèi)、外壁防腐， 聚脲彈性體可代替橡膠襯里、塑料襯里和玻璃鋼襯里。聚脲彈性體固化快， 施工方便，不污染環(huán)境， 襯里質(zhì)量好， 耐介質(zhì)腐蝕性能十分突出。聚脲還可用于有保溫要求的化工儲罐， 作為保溫層的防護層， 以及用作化工儲罐圍堰， 化工地溝、電工排水溝及地面防滲層等表面的防護。

此外， 在石油、石化、油田化工設(shè)備及附屬設(shè)施，大型儲罐、原油罐、管道內(nèi)外壁、酸洗槽、電鍍槽、鹽水罐、蒸發(fā)池等的防護、防腐、防滲漏領(lǐng)域， 有著廣泛的應(yīng)用。

②交通工程城際軌道交通工程的路基對混凝土的防水層要求較高， 既要高強度又要快速固化。由于聚脲具備優(yōu)良的力學(xué)性能、固化速度快、耐磨損、附著力好等優(yōu)點， 因此完全可滿足做此類防水層的技術(shù)指標要求。

聚脲彈性體比傳統(tǒng)的橡膠防水板和防水涂料更適合在隧道工程中應(yīng)用， 聚脲為隧道、地鐵等高難度防水工程提供了一種先進的防水材料和方便快捷的施工方法。噴涂聚脲技術(shù)對表面凹凸、拐角等不規(guī)則表面有很好的適應(yīng)性， 是不規(guī)則表面較多的無砟軌道防水處理的良好選擇， 我國京滬高速鐵路路基、京津城際鐵路路基以及臺灣高速鐵路路基都是采用聚脲做防水處理的。

③水利工程由于聚脲涂層連續(xù)、無接縫、不滲漏、耐磨、防腐， 防水效果良好等的性能優(yōu)良， 所以在水利工程中有著廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)聚脲彈性體在水電站大壩溢出流面、地下隧道防水等水利工程中的應(yīng)用結(jié)果表明聚脲防水材料強度高， 附著力好， 防水效果十分顯著。在高流速含沙水流條件下， 采用噴涂聚脲彈性體作為混凝土表面防沖磨層， 不僅在材料性能方面， 而且在簡化施工， 縮短施工周期等施工技術(shù)方面， 與其他傳統(tǒng)的防腐材料相比， 具有明顯的優(yōu)勢。由此可見， 聚脲材料的發(fā)展將會有力地推動水利工程建筑物抗沖磨技術(shù)的發(fā)展， 在水利水電工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前在浙江新安江水電站、內(nèi)蒙古尼爾基水電站和黃河小浪底水利工程得到成功應(yīng)用。此外，國內(nèi)幾十家火力發(fā)電廠的污水處理池均采用了噴涂聚脲防水材料。

④建筑領(lǐng)域聚脲彈性體密度小， 壓縮強度大， 導(dǎo)熱系數(shù)小， 吸水率低， 可用于建筑屋面／ 外墻及地下防水、防水圍堰以及污水處理池、游泳館、隧道、巷道等的防水處理。聚脲彈性體特別適用于高檔建筑物屋頂種植屋面的防水層， 結(jié)果表明， 聚脲彈性體不但可完全承受系統(tǒng)荷載， 并且具有蓄水、保溫、隔熱、隔聲及節(jié)能的效果。

聚脲彈性體還可用于防滑要求較高的場所，如運動場、游泳池及水（海） 上動物表演館等建筑的地面、通道、樓梯和防滑路面等。聚脲彈性體也適用于跨海大橋、海岸鋼結(jié)構(gòu)、道路路面、飛機跑道等的搶修、滲漏治理和裂紋修補等方面。

⑤其它領(lǐng)域由于聚脲彈性體材料的防腐性能優(yōu)良， 所以在國防領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如做軍艦艙內(nèi)鋪地材料、甲板防滑材料以及樓梯、機艙和舵板的防腐材料； 可噴涂于沖鋒舟底部， 起到耐磨、防劃傷等作用； 還可應(yīng)用于軍用車輛、軍用地墊等。

用聚脲直接噴涂于聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫雕刻道具表面可形成一層硬質(zhì)且有彈性的保護材料， 瞬間固化， 生產(chǎn)效率高， 比傳統(tǒng)的方法更經(jīng)濟， 原型再現(xiàn)好， 真實反映原物的外部輪廓和造型細節(jié)， 耐風雨侵蝕， 與泡沫表面不起任何化學(xué)反應(yīng)， 在影視道具、人造景觀中成為石膏、水泥、木材、玻璃鋼等傳統(tǒng)制作材料的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

此外， 聚脲彈性體材料還廣泛應(yīng)用于冶金電鍍， 長距離輸送油、氣、水管道， 高溫爐、反應(yīng)罐等耐熱工程， 以及卡車耐磨襯里、礦山耐磨襯里等耐磨工程。

聚脲最早是在20 世紀60 年代， 由前蘇聯(lián)專家O.I.Fedotova 與其合作者開始合成研究的。20 世紀80 年代中期， Texaco （即現(xiàn)在的Huntsman） 公司在DudleyJ.Pirmeaux 的率領(lǐng)下， 研發(fā)成功噴涂聚脲彈性體（SPUA） 技術(shù)。1991 年， 此項技術(shù)在北美地區(qū)投入商業(yè)應(yīng)用， 其優(yōu)異的綜合性能受到用戶歡迎。2000 年美國成立聚脲發(fā)展協(xié)會。據(jù)該協(xié)會統(tǒng)計， 2008 年全球聚脲產(chǎn)品消費量達到3.5 萬t，其中美國占46%， 亞洲占23%， 歐洲占19%， 澳大利亞、南非、智利等其他國家和地區(qū)占12%。

估計目前全球聚脲產(chǎn)品消費量已突破5 萬t。我國青島海洋化工研究院是國內(nèi)研發(fā)聚脲材料最早的單位， 1995 年其開始對噴涂聚脲彈性體的前期探索研究； 1997 年引進了美國Gusmer 公司最新設(shè)計制造的H-3500 噴涂機； 1998 年開發(fā)了我國第一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聚脲配方體系；1999 年完成第一個聚脲防護工程， 隨后把聚脲推廣應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)防腐、混凝土保護、屋面防水保溫、水池防護內(nèi)襯、工業(yè)地坪、體育場館、水電工程、鐵路工程等領(lǐng)域， 為國內(nèi)的聚脲應(yīng)用開辟了先河。2007 年3 月， 海洋化工研究院將全套聚脲技術(shù)在青島佳聯(lián)化工新材料有限公司進行產(chǎn)業(yè)化， 相繼把聚脲產(chǎn)品應(yīng)用到京津鐵路、奧運場館、北京南站、上海外灘隧道等國家重點工程中。

聚脲產(chǎn)品在我國問世10 多年來， 得到了快速的發(fā)展。除青島海洋化工研究院外， 江蘇省化工研究所、煙臺華特聚氨酯公司、湖南湘江涂料集團有限公司、廣州秀珀化工股份有限公司等也紛紛加入到聚脲研制的行列中。目前我國已成功研發(fā)了防水耐磨材料、防滑鋪地材料、阻燃裝飾材料、道具保護材料、耐磨襯里材料、柔性防撞材料， 并已應(yīng)用到實際工程中。與此同時， 美國Huntsman、美國陶氏、德國Bayer、德國BASF 等化工巨頭也在我國大陸設(shè)立了聚脲銷售代理商。

此外， 美國SPI、美國紐科、韓國一山、美國寶萊、我國臺灣環(huán)聚、美國聯(lián)合涂料、美國順締等公司也陸續(xù)開始向我國大陸銷售聚脲。

我國聚脲產(chǎn)業(yè)自1999 年開始商業(yè)運營以來，消費量飛速增長， 已成為全球聚脲產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)。2001 年我國聚脲消費量僅為200 t， 到2007 年已經(jīng)增長到6 000 t， 尤其是近幾年， 聚脲應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛。從早期的籃球場地、小型看臺、電廠水池、管道內(nèi)襯、船舶艙室地板防濕滑、碼頭護舷、皮卡車斗和影視道具等小規(guī)模應(yīng)用，逐漸擴大到京滬高速鐵路路基、京津高速鐵路路基、鐵路橋梁、奧運會比賽場館大型看臺、國家大劇院室外景觀水池、上海洋山深水港筑港鋼樁、毛主席紀念堂屋面、濟南十一屆城運會“東荷西柳” 比賽場館看臺等大型基礎(chǔ)設(shè)施工程， 其中，尤以在京津、京滬高速鐵路路基、隧道和橋梁橋面防護中的全面應(yīng)用引人注目。京津高速鐵路工程防護總面積約100 萬m2， 使用聚脲2 000 t 以上； 京滬高速鐵路不僅在橋梁結(jié)構(gòu)中大量使用新型聚脲防水材料， 還在路基、隧道結(jié)構(gòu)等要害部位使用聚脲作為增強材料， 以保護內(nèi)部混凝土和鋼筋結(jié)構(gòu)， 提高構(gòu)建結(jié)構(gòu)的使用壽命， 總防護面積達到1 200 萬m2， 聚脲用量是京津城際高速鐵路的10 倍， 約為21 000 t， 成為自聚脲技術(shù)誕生以來， 世界上最為浩大的， 使用聚脲提高戶外混凝土耐久性的防護工程， 引起了國際學(xué)術(shù)界和工程界的高度關(guān)注。我國主要聚脲工程業(yè)績見表9。

進入新世紀， 特別是“十一五” 以來， 在國家擴大內(nèi)需政策支持下， 按照“引進、消化、吸收、再創(chuàng)新” 的技術(shù)路徑， 我國高速鐵路發(fā)展取得了顯著成績。自2008 年我國第一條現(xiàn)代意義高速鐵路———京津城際鐵路開通運營以來， 短短幾年間，我國便一躍成為世界上高速鐵路營業(yè)里程最長、發(fā)展速度最快的國家。目前我國高速鐵路營業(yè)里程已超過1 萬公里， 未來還將有較大增長。根據(jù)《中國高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃》， 近中期（2010—2040 年），用30 年的時間將全國主要省市區(qū)用“五縱六橫八連線” 連接起來， 形成國家網(wǎng)絡(luò)大框架； 遠期（2040—2070 年）， 再用30 年時間實現(xiàn)東部加密、西部連通成網(wǎng)……無疑， 我國高速鐵路的快速發(fā)展將為聚脲產(chǎn)業(yè)提供巨大發(fā)展空間和市場前景。

4.2 氯醚重防腐涂料

 

氯醚重防腐涂料是以氯醚樹脂為主要成膜物，輔以改性樹脂、溶劑、顏填料、助劑等配制而成。

氯醚樹脂是由氯乙烯- 乙烯基異丁基醚（VCVIBE）或氯乙烯-異丁基乙烯基醚（VC-IBVE） 共聚而成， 最早由德國BASF 公司在二十世紀80 年代研制成功， 并推出Laroflex MP 系列產(chǎn)品； 隨后德國Hoechat 公司也開始生產(chǎn)氯醚樹脂， 形成Hostaflex CM 系列產(chǎn)品； 美國和日本的一些公司也生產(chǎn)氯醚樹脂。我國在20 世紀90 年代中期開始將氯醚樹脂用于涂料生產(chǎn)； 在2003 年開始生產(chǎn)氯醚樹脂； 近年由于氯化橡膠生產(chǎn)消費受阻， 作為氯化橡膠的替代品， 氯醚樹脂及其下游產(chǎn)品得到快速發(fā)展。

氯化橡膠涂料為單組分， 施工便捷， 且具有耐水、耐大氣老化等特點， 是綜合性能優(yōu)異的，非常重要和經(jīng)典的防腐涂料品種， 曾在我國船舶、集裝箱、鋼結(jié)構(gòu)工程等的防護領(lǐng)域做出過巨大貢獻。但由于氯化橡膠的生產(chǎn)要以CCl4為溶劑， 而CCl4會破壞大氣臭氧層， 我國為履行《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》、《中國消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國家方案》和《中國四氯化碳生產(chǎn)和加工助劑行業(yè)淘汰計劃》的有關(guān)規(guī)定， 環(huán)保部于2009 年12 月15 日以2009 年第68 號文頒布了“關(guān)于嚴格限制四氯化碳生產(chǎn)、購買和使用的公告”， 公告稱自2010 年1 月1 日起， 除用于非消耗臭氧層物質(zhì)原料用途和特殊用途外， 嚴格限制四氯化碳的生產(chǎn)、購買和使用。針對溶劑法氯化橡膠的禁產(chǎn)， 國內(nèi)相繼開發(fā)出了水相法氯化橡膠樹脂、高氯化聚乙烯樹脂、氯醚樹脂等替代品。

國內(nèi)涂料企業(yè)也根據(jù)3 種樹脂的特性開發(fā)出相應(yīng)的防腐涂料產(chǎn)品。在近年的研究和使用過程中發(fā)現(xiàn)， 氯醚樹脂比水相法氯化橡膠樹脂、高氯化聚乙烯樹脂更穩(wěn)定， 制備的涂料防腐性能更好， 使氯醚防腐涂料逐漸成為氯化聚烯烴防腐涂料的領(lǐng)軍產(chǎn)品， 有完全替代其他氯化聚烯烴涂料之勢。

氯醚樹脂具有以下優(yōu)異性能：

（1） 防腐性好。氯醚樹脂因其分子結(jié)構(gòu)中不含有可皂化的酯鍵， 結(jié)合的氯原子十分穩(wěn)定， 使制得的涂料具有優(yōu)異的耐水、耐鹽霧、耐化學(xué)品腐蝕的性能。

（2） 穩(wěn)定性好。氯醚樹脂由于存在柔性的異丁基醚側(cè)基， 使得共聚分子鏈較聚氯乙烯分子鏈柔軟， 具有非常好的內(nèi)增塑性， 避免了由外加增塑劑的遷移而造成的機械性能的損失； 還由于不含反應(yīng)性雙鍵， 所以不易被大氣氧化而降解。

（3） 溶解性強。由于分子鏈上的脂肪側(cè)鏈較長， 氯醚樹脂的溶解性較強， 可溶解于涂料生產(chǎn)中常用的芳烴、酯類、酮類等溶劑。

（4） 混溶性好。氯醚樹脂可與聚氯乙烯、丙烯酸樹脂、順丁烯二酸酐樹脂、石油樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、改性醇酸樹脂、煤焦油以及瀝青相容。

（5） 附著性好。氯醚樹脂含有醚鍵， 保證涂料在各種底材上具有良好的附著力。除鋼鐵外，在鋁和鋅等金屬以及塑料表面上均有極強的附著力。

（6） 潤濕性好。氯醚樹脂對顏料和填料的潤濕性優(yōu)良， 可與各種顏填料混合。

（7） 具有阻燃性。氯醚樹脂中由于含有氯，具有一定的阻燃性， 加入各種阻燃劑可制成防火涂料。

（8） 玻璃化溫度Tg 可調(diào)。改變氯醚樹脂中氯乙烯和乙烯基異丁基醚的共聚組成， 可改變氯醚樹脂的玻璃化溫度， 提高乙烯基異丁基醚的含量可降低氯醚樹脂的玻璃化溫度。

氯醚樹脂優(yōu)異的綜合性能使其在涂料領(lǐng)域大顯身手， 可以被用來制造防腐涂料、船舶集裝箱涂料、導(dǎo)電涂料和防火涂料等， 既可以做底漆、中層漆， 也可以做面漆， 廣泛用于車庫門窗、屋頂雨水槽、煙囪、燈柱、公路防撞隔離板、石油化工裝置的外管道及儲槽等鋼結(jié)構(gòu)， 以及與水或水蒸汽接觸的建筑物等的裝飾和防護。通過合理的配方和涂裝配套體系設(shè)計， 氯醚樹脂涂料的綜合防腐性能遠遠高于目前市場上任何一種含氯聚乙烯防腐涂料， 完全可以替代氯化橡膠防腐涂料、高氯化聚乙烯防腐涂料、氯磺化聚乙烯防腐涂料。

4.3 聚苯胺涂料

 

聚苯胺防腐性能非常優(yōu)異， 它可使金屬表面鈍化， 形成金屬化合物， 使電位上升， 阻止電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生； 它還可在金屬表面形成電場， 該電場的方向與電子傳遞方向相反， 從而阻礙電子從金屬向氧化物質(zhì)的傳遞， 起到屏障電子傳遞的作用。研究稱聚苯胺可以形成類似于催化劑一樣的過程， 即能夠循環(huán)再生， 理論上能達到永遠防腐的效果。目前， 開發(fā)聚苯胺防腐涂料已成為涂料研發(fā)領(lǐng)域的一個新熱點， 聚苯胺涂料具有普通涂料不可比擬的抗劃傷、抗點蝕及防止海生物附著等優(yōu)點。這些優(yōu)良的特性使聚苯胺涂料能在嚴酷條件下具備良好的防腐功能， 因此， 常被應(yīng)用于一些如航海、航天等環(huán)境極端的領(lǐng)域。

德國Ormecon 公司自1996 年首次推出商業(yè)化的聚苯胺防腐涂料產(chǎn)品以來， Ormecon 在重防腐領(lǐng)域的發(fā)展可謂異軍突起， 市場份額急速膨脹。此后， Ormecon 與DuPont 簽定了共同開發(fā)全球市場的協(xié)議， 其現(xiàn)在在美國、日本和韓國分別建立了OrmeconAmerica、Ormecon Japan 及OrmeconKorea 3 家子公司， 成為全球最有影響力的導(dǎo)電聚苯胺產(chǎn)品生產(chǎn)商， 產(chǎn)品已成功應(yīng)用于日本東京濱松車站鋼構(gòu)和honshu-shikoku 大橋。

此外， 拜爾、立邦等跨國公司也投入大量的人力、物力開發(fā)聚苯胺涂料新產(chǎn)品， 以期在重防腐涂料市場中增加各自的競爭籌碼。聚苯胺既難熔又難溶， 因此， 一般不用純聚苯胺制備涂料。通常采用與其它常規(guī)樹脂共混的方法來生產(chǎn)涂料， 目前主要有4 種聚苯胺防腐涂料體系： 聚苯胺／ 環(huán)氧共混體系、聚苯胺／ 聚酰亞胺體系、聚苯胺／ 苯乙烯丙烯酸共聚物共混體系、聚苯胺／ 聚丁基異丁酸酯共混體系。其中以聚苯胺／ 環(huán)氧共混體系為主。

環(huán)氧樹脂涂料本身具有附著力強、強度高、耐化學(xué)品、耐磨等特點， 是目前應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的重防腐涂料。環(huán)氧樹脂與聚苯胺共混， 使其優(yōu)異的成膜性能與聚苯胺卓越的防腐性能相結(jié)合， 使該共混涂料的漆膜物理機械性能、防腐性能和施工性能得到了很好的提升， 因此， 聚苯胺／環(huán)氧共混涂料在金屬防腐方面具有獨特的應(yīng)用前景。雖然目前對聚苯胺涂料的研究已經(jīng)較為深入，但工業(yè)化應(yīng)用并不廣泛， 聚苯胺在環(huán)氧樹脂中的分散性等還需進一步研究。相信不久的將來， 隨著技術(shù)的進步， 聚苯胺／ 環(huán)氧樹脂共混涂料一定能在重防腐領(lǐng)域占有重要一席。

4.4 低表面處理重防腐涂料

 

低表面處理涂料（ Surface Tolerant Coating）又稱表面容忍性涂料， 它是涂料與涂裝結(jié)合發(fā)展的最好典型。從基本原理分析， 低表面處理涂料本身有良好的滲透性， 能浸潤、封閉銹層及涂料中的反應(yīng)基團， 使活性顏料與鐵銹中活潑有害的成分發(fā)生反應(yīng)， 生成穩(wěn)定的抑制化合物， 使鐵銹成為特殊的保護膜。除了滲透型、穩(wěn)定型、轉(zhuǎn)化型低表面處理涂料外， 近年來， 國內(nèi)外開發(fā)了具有更多優(yōu)良特性的功能型低表面處理涂料， 其特點如下：

（1） 生態(tài)環(huán)保， 無溶劑， 100%固體含量， 施工中無VOC 和有害氣體揮發(fā)； 涂層無毒阻燃。

（2） 涂層與金屬、混凝土產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 在潮濕表面產(chǎn)生較高的附著力（濕／ 干金屬表面12~17 MPa， 濕／ 干混凝土表面8~11 MPa）。

（3） 對表面處理要求較低（噴砂Sa 1~2 級，手工打磨St 2 級） 可在相對濕度大于90%， 基材潮濕且?guī)чW銹及瞬銹表面施工， 無露點限制。

（4） 無溶劑涂層致密， 無針孔等缺陷， 涂層質(zhì)量好， 具有極強的抗鹽霧滲透和抗化學(xué)腐蝕能力； 在C4、C5 等惡劣海洋大氣環(huán)境中， 使用壽命可超過15 年。

（5） 具有高邊棱涂裝性能， 對于邊棱和焊縫一次涂裝率可達90%。

（6） 與各種陰極保護措施兼容。

低表面處理涂料是近年發(fā)展起來的新穎的重防腐涂料， 突出特點是省工程、環(huán)保、節(jié)能， 可以直接涂裝在手工或動力工具打磨后的鋼結(jié)構(gòu)表面； 復(fù)涂在高壓水噴射除銹后， 有閃銹的鋼材表面； 復(fù)涂在環(huán)氧、聚氨酯醇酸等舊涂層上， 且配套性能良好。低表面處理涂料的應(yīng)用有效降低了由噴砂、拋丸等工序給施工人員帶來的傷害和環(huán)境污染， 在用較低的成本， 對鋼結(jié)構(gòu)舊涂層的維修和升級方面有較重大意義。