海洋環(huán)境是一種非常嚴酷的材料服役環(huán)境，由于海水天然的電解質(zhì)溶液屬性，金屬材料極易發(fā)生電化學腐蝕，造成金屬構(gòu)件的可靠性大幅降低，同時也造成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計，因金屬腐蝕而導致的經(jīng)濟損失每年達到了4 000億元。在海洋環(huán)境中服役的船舶，受到復雜海洋介質(zhì)、嚴苛氣候環(huán)境的作用和影響，面臨著嚴重的腐蝕問題。多重腐蝕作用的結(jié)果，導致了船舶結(jié)構(gòu)強度的下降、螺旋槳推進效率的降低、機動性能變差、噪聲增大、聲納受到干擾、儀表靈敏度下降甚至失靈等嚴重問題。這些問題不僅縮短了船舶的服役壽命，降低了在航率，還增大了航行阻力而大幅增加了燃油消耗;而且針對腐蝕而進行的進塢重涂，將花費巨額維護維修費用。為了防止金屬材料腐蝕，延長其使用壽命，應用高性能防腐蝕涂料是一種簡便有效的方法。船舶用高性能防腐涂料一直是國內(nèi)外海洋材料研究的熱點，也是海洋強國重點發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。本文對防腐涂料的防腐機理進行了闡述，介紹了幾種典型的船舶高性能防腐涂料，展望了高性能防腐涂料的發(fā)展趨勢。

防腐涂料的防腐機理

有機涂料的防腐蝕作用主要有以下4個方面：(1)屏蔽作用有機涂層涂覆于金屬表面，使電解質(zhì)（水、氧、氯離子等）與金屬界面無法直接觸，從而阻止或減緩了金屬的電化學腐蝕。屏蔽效果與有機涂層的抗電解質(zhì)滲透性和厚度密切相關(guān)。(2)濕附著力由于溶劑揮發(fā)或制備工藝影響，有機涂層總存在孔隙等缺陷，其成為電解質(zhì)滲入的主要通道，研究發(fā)現(xiàn)有機涂層透水和氧的速率往高于鋼鐵表面腐蝕消耗水和氧的速率。因此有機涂層的防護作用不只有屏蔽作用。涂料與鋼鐵表面間的濕附著力對防腐蝕起著重要作用。濕附著力是指在水存在下的附著力，其保證水和氧不能在金屬表面快速擴散，進而減緩金屬腐蝕。(3)顏填料緩蝕作用在水存在的情況下，涂料中含有的防銹顏料會解離釋放出緩蝕離子，抑制金屬腐蝕的進程。(4)犧牲陽極的陰極保護作用涂料中含有的活潑金屬粉體（如鋅粉），還能作為犧牲陽極，起著保護陰極金屬基體的作用。

分類

1.石墨烯重防腐涂料

石墨烯的小尺寸效應、二維片層結(jié)構(gòu)、疏水性和導電性，使其可作為填料用于防腐涂料中改善涂層防腐性能。小尺寸的石墨烯可以填充到涂料的孔洞中，同時石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)在涂料中層層疊加，形成了致密的物理隔絕層。而石墨烯的表面效應使其對水的浸潤性差，當涂料中加入石墨烯后，其疏水性阻止和減輕了水分子穿透涂層到達金屬表面進而發(fā)生腐蝕的行為，從而降低了腐蝕發(fā)生的幾率和程度。同時，石墨烯所具有的優(yōu)異導電性能迅速地將陽極反應中Fe失去的電子傳遞到涂層表面，從而防止Fe3+沉淀，減緩電化學腐蝕速率。石墨烯重防腐涂料受到人們的高度關(guān)注，成為防腐涂料研究的熱點。

2.無溶劑低表面處理重防腐蝕涂料

船舶艙室種類眾多，空間狹窄，維修時表面處理達不到GB8923—88標準要求的Sa2.5級，通常處理后仍帶有不同程度的銹蝕物，并經(jīng)常處于高度潮濕及帶油(油艙維修時)的狀態(tài)。普通防腐涂料的防腐期效難以達到設(shè)計要求，急需一種可以在這種低處理表面上直接進行涂裝的高性能涂料。這種涂料不但減輕了表面處理的壓力，避免了預處理對環(huán)境造成的污染，而且節(jié)約了很多維修費用。此外普通溶劑型涂料施工要求通風良好，否則容易產(chǎn)生安全事故。近年來，出于對船舶人員健康和安全的重視，各國已限制船舶內(nèi)艙用涂料的揮發(fā)性有害物質(zhì)的含量，普通的溶劑型涂料也難以滿足要求，高固體份或無溶劑型防腐涂料成為發(fā)展方向。中船重工七二五所研發(fā)了一種無溶劑低表面處理重防腐蝕涂料725-HF-018，該涂料可應用于船舶內(nèi)艙積水嚴重部位，結(jié)合陰極保護技術(shù)，對艙室積水部位腐蝕進行綜合治理，對提高船舶服役性能具有重要的作用。

3.高濕態(tài)附著耐壓長效重防腐涂料

船舶水下部位所處環(huán)境特殊，具有海水壓力交變作用、高溫、高濕、高鹽分、高氧等，而且受海水壓力的作用，腐蝕粒子在涂層內(nèi)的滲透加速，加劇了腐蝕。此外，水下部位腐蝕情況難以檢查和涂層修復難度大。因此，急需開發(fā)一種耐壓長效重防腐涂料。中船重工七二五所通過樹脂強韌性化高濕態(tài)附著力改性技術(shù)和涂層致密化及界面腐蝕擴展抑制技術(shù)，研發(fā)了一種高濕態(tài)附著耐壓長效重防腐涂料725-H44-66，經(jīng)實船涂裝驗證，能夠適應船廠苛刻的涂裝工藝條件和實海應用需求。

4.無溶劑快速固化長效防腐蝕涂料

船舶上艙室數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復雜，據(jù)統(tǒng)計，大型遠洋船舶艙室超過1000個，艙室大小和結(jié)構(gòu)差異很大。這些艙室一旦維修，涂裝面積是外殼面積的數(shù)十倍，防腐蝕費用是十分龐大的。據(jù)統(tǒng)計，單個艙的平均檢查費用為8000～15000美元。每個艙在每次定期進塢時進行檢查，或通常根據(jù)服役和船舶等級至少每5～7a檢查一次。一旦決定翻修，其維修艙的費用每年高達2.5億美元以上。

目前艙室所用涂料仍以傳統(tǒng)溶劑型涂料為主，其固化速度較慢，在涂裝時，往往因等待涂料固化和涂裝多道涂層就需要幾天時間，施工期長；另外，傳統(tǒng)溶劑型涂料的涂裝費用有90%～95%用在諸如環(huán)境溫度、相對濕度、通風設(shè)備等施工環(huán)境條件的控制上，特別是溶劑的揮發(fā)需要有很好的防火和人員安全保護措施。由于傳統(tǒng)溶劑型涂料固化速度慢，需多道涂裝，施工周期較長，在整個維修過程，因其他維修工序造成層間涂層附著力下降，涂層易被破損，施工質(zhì)量難以保證，據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)溶劑型涂料在實際使用中，涂層提前失效的原因大約有50%以上是施工質(zhì)量不高引起的，而不是涂料本身質(zhì)量造成的。中船重工七二五所研發(fā)了一種無溶劑快速固化長效防腐蝕涂料725-KG-14，實干時間＜6 h，具有15 a防護壽命，可應用于中型和大型船舶內(nèi)艙，能縮短防腐涂料涂裝時間，避免內(nèi)艙腐蝕，保障船舶安全性，延長塢修間隔，節(jié)約維修時間和成本。

結(jié)語

隨著科學技術(shù)日新月異的發(fā)展和綠色造船理念的不斷推進，船舶高性能防腐涂料將朝著無溶劑、防銹顏填料無毒化、低成本、多功能化、智能化的方向發(fā)展，船舶高性能防腐涂料的發(fā)展前景必將越來越廣闊。