劉星辰

摘 要：本文介紹了連接漆以及連接漆在船舶涂料中的應(yīng)用概況，綜述了提高防銹底漆與防污漆之間附著力的方法，并對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于連接漆的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。

關(guān)鍵詞：連接漆；船舶涂料；附著力

中圖分類(lèi)號(hào)： V229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）36-168-2

0 引言

傳統(tǒng)的防護(hù)措施是在船舶底部先涂一層防腐涂層，然后再在防腐涂層上涂一層防污涂層以達(dá)到防腐和防污的目的。由于防腐涂層與防污涂層中的成膜樹(shù)脂其分子組成和結(jié)構(gòu)相差較大，兩者的極性和相容性較差，界面之間的附著力較差，容易造成防銹漆與防污漆之間的分層和防污漆的大面積脫落，導(dǎo)致防污漆的失效，從而造成海洋生物的大量附著。同時(shí)海生物的附著也會(huì)加速防銹漆破壞，最終導(dǎo)致船體基材腐蝕，給船體帶來(lái)巨大的安全隱患。

1 船舶涂料概述

船舶涂料是用來(lái)防護(hù)船體免受海水的腐蝕及海生物的污損，主要包括防腐涂料，防污涂料及連接底漆與防污漆的中間連接涂料。

1.1 防腐涂料

防腐涂料的種類(lèi)繁多，主要包括環(huán)氧類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)、丙烯酸類(lèi)、聚氨酯類(lèi)和富鋅類(lèi)等防腐涂料。其中，環(huán)氧類(lèi)涂料具有良好的耐水性、耐化學(xué)藥品性、低收縮率及優(yōu)異的附著性和防腐蝕性等特性，在防腐涂料中具有非常廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹(shù)脂是指分子結(jié)構(gòu)上含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基的熱固性樹(shù)脂，主要是由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷合成，其分子結(jié)構(gòu)中含有羥基和環(huán)氧基，能與胺類(lèi)樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、酸酐、多異氰酸酯等發(fā)生反應(yīng)而獲得結(jié)構(gòu)不同、性能各異的環(huán)氧樹(shù)脂，并可通過(guò)有機(jī)硅改性、無(wú)機(jī)填料改性、橡膠彈性體改性和酚醛胺改性等改性方法制成防腐涂料。由于環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)極性基團(tuán)醚鍵和羥基，使得環(huán)氧樹(shù)脂與金屬基材表面間能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的黏結(jié)力，從而大大提高了涂層與基材之間的附著力。此外，環(huán)氧樹(shù)脂還具有耐磨性好、力學(xué)性能高、易加工成型、固化性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，成為船舶防腐涂料中應(yīng)用最廣泛的品種之一。

1.2 低表面能防污涂料

低表面能防污涂料的表面能很低，涂膜表面十分光滑，海洋污損生物很難附著，即使附著也不會(huì)牢固，在海水的沖刷下或其他外力的作用下很容易脫落，從而起到防污的效果。低表面能防污涂料是利用物理作用達(dá)到防污目的，不含有毒防污劑，具有環(huán)保無(wú)毒的特點(diǎn)，因此成為防污涂料的研究熱點(diǎn)。按樹(shù)脂的不同，其大致可分為有機(jī)硅樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂以及氟硅樹(shù)脂三大類(lèi)。

1.2.1 有機(jī)硅樹(shù)脂

有機(jī)硅樹(shù)脂主要是指聚硅氧烷，其表面張力低、憎水性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)定，可在海水中長(zhǎng)期浸泡而不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。有機(jī)硅低表面能防污涂料與普通防污涂料相比，表面能更低、涂膜表面更光滑、污損生物更難附著、防污效果更好。由于聚硅氧烷中含有鍵能高、鍵角大的Si—O鍵和Si—O—Si鍵，使得有機(jī)硅樹(shù)脂具有較低的表面能和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而賦予有機(jī)硅樹(shù)脂優(yōu)異的防污性能。

1.2.2 氟碳樹(shù)脂

氟碳樹(shù)脂是指在分子主鏈段或者側(cè)鏈段的碳原子上含有氟原子的高分子聚合物，其含氟基團(tuán)一般是—CF2和—CF3。由于氟原子的半徑小、電負(fù)性高，導(dǎo)致C—F共價(jià)鍵的鍵短、鍵能高，從而使得只含氟和碳的全氟聚合物具有很低的表面能，其表面能一般隨著氟含量的增加而降低。聚四氟乙烯的表面能非常低，理論上應(yīng)該具有很好的防污性，但實(shí)際上其防污效果并不理想，需要對(duì)其進(jìn)行改性以達(dá)到防污目的。

1.2.3 氟硅樹(shù)脂

氟碳樹(shù)脂的表面張力小、表面能低、性能優(yōu)異，但研制難度大、價(jià)格高昂。有機(jī)硅樹(shù)脂表面能低、憎水性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但力學(xué)性能差、附著力不足。為此，將有機(jī)硅和有機(jī)氟配用可獲得性能更加優(yōu)異的氟硅樹(shù)脂。其利用的原理是以硅氧鏈為主鏈引入一定量的CF3到側(cè)鏈上，該基團(tuán)由于具有極大的表面活性將嚴(yán)格趨向于表面，整個(gè)分子鏈既保持了聚硅氧烷的高彈性和高流動(dòng)性，又具有CF3基團(tuán)的低表面能特性，因此兼有有機(jī)硅和有機(jī)氟低表面能防污涂料的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的防污性能。

1.3 連接涂料

由于防腐底漆與防污面漆樹(shù)脂的成分和結(jié)構(gòu)相差很大，極性和相容性較差，需要在底漆與面漆之間涂覆一層過(guò)渡連接漆，以提高界面間的附著力，延長(zhǎng)防腐防污涂層體系的使用壽命。因此，連接漆的好壞對(duì)整個(gè)涂層體系起到至關(guān)重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的連接漆主要有三類(lèi)：環(huán)氧連接漆、乙烯連接漆和氯化橡膠連接漆。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

防銹底漆與防污漆之間附著力差，容易導(dǎo)致涂層脫落，造成船體腐蝕與污損，為了解決底漆與防污漆之間附著的問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了一系列的探索性研究。

2.1 采用連接漆連接

王勝龍，湯黎容等人研究出了一種適用于污損釋放型防污漆用的有機(jī)硅環(huán)氧連接漆。該連接漆是采用有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂、胺類(lèi)固化劑和硅烷偶聯(lián)劑三組分按一定比例復(fù)配而成，其連接機(jī)理是利用連接漆中的硅氧烷分別與底漆樹(shù)脂中的羥基和防污漆樹(shù)脂中的硅氧烷發(fā)生脫醇反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，從而提高連接漆與底漆和防污漆之間的附著力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂添加量為20%，附著促進(jìn)劑為6%時(shí)，連接漆與底漆之間的附著力高達(dá)9.5MPa，與防污漆連接性能耐海水浸泡超過(guò)7個(gè)月。

2.2 設(shè)計(jì)自分層涂料

自分層涂料是指由兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)不相容的高分子聚合物混合而成，在固化成膜的過(guò)程中自發(fā)地產(chǎn)生兩相分離，形成兩相或者多相連續(xù)的，具有不同性能的涂層，且不會(huì)出現(xiàn)層間附著力的問(wèn)題。將自分層涂料作為連接涂層用于連接防銹底漆與防污漆時(shí)，由于上下層樹(shù)脂與底漆和防污漆樹(shù)脂結(jié)構(gòu)相似，相容性良好，因此可以提高底漆與防污漆之間的附著力。

Helena等通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂/丙烯酸樹(shù)脂自分層過(guò)程的研究發(fā)現(xiàn)，丙烯酸樹(shù)脂的表面能和極性越低則分層越明顯，當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧值為0.11～0.21mol/g時(shí)其分層效果最好，涂層體系的附著力和耐候性也達(dá)到最優(yōu)。

2.3 對(duì)防腐防污漆改性以改善其界面的相容性

對(duì)防腐底漆或防污漆進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴幚砜梢蕴岣叩灼崤c防污漆樹(shù)脂間的結(jié)構(gòu)相似性，改善其界面的相容性，從而提高底漆與防污漆之間的附著力。環(huán)氧樹(shù)脂可以通過(guò)無(wú)機(jī)填料來(lái)進(jìn)行改性，改性后的環(huán)氧樹(shù)脂其流動(dòng)性、收縮性、耐熱性和導(dǎo)熱性均可得到改善，而且其涂料的耐磨性、耐酸性及附著性能也可以得到不同程度的提高。

2.4 形成化學(xué)鍵合

涂料涂覆在基材表面并固化成膜的過(guò)程中，不僅涉及物理變化，還包括復(fù)雜的化學(xué)變化。在固化過(guò)程中，涂膜與介質(zhì)界面間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸形成牢固的化學(xué)鍵合，從而大大提高了涂膜與介質(zhì)界面間的附著力。涂層界面間附著力的大小關(guān)系到整個(gè)防腐，防污涂層體系的使用壽命。因此，如何使涂層界面間形成牢固的化學(xué)鍵合，提高界面間的附著力，成為研究人員目前的研究熱點(diǎn)。

Friedrich通過(guò)向乙烯，丙烯聚合物中分別添加丙烯胺、丙烯酸和烯丙醇，以考察共聚物與金屬鋁界面間的附著力影響因素。研究發(fā)現(xiàn)其界面間附著力的大小與接枝鏈的長(zhǎng)度，種類(lèi)，分布情況及鏈段上基團(tuán)的種類(lèi)有關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)含有極性接枝鏈的共聚物其附著力要高于聚丙烯和聚乙烯。研究還發(fā)現(xiàn)，由于羧基能與金屬界面間發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵，因此含有羧基官能團(tuán)的聚合物其附著力最大。

3 小結(jié)

浸泡在海水中的船舶，鉆井平臺(tái)等海上設(shè)施由于常年受到海水腐蝕與海生物污損的雙重危害，其表面必須涂覆防腐底漆與防污面漆以達(dá)到防護(hù)目的。然而由于防腐底漆與防污面漆中的成膜樹(shù)脂其分子組成和結(jié)構(gòu)相差較大，兩者的極性和相容性較差，使得其界面之間的附著力較差。因此為了解決這一問(wèn)題，普遍采用的方法是在防銹底漆與防污面漆之間涂覆一層過(guò)渡連接漆，以達(dá)到連接底漆與防污漆的目的。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上應(yīng)用較多的連接漆主要有三類(lèi)：環(huán)氧連接漆、乙烯連接漆和氯化橡膠連接漆。然而對(duì)于低表面能防污涂層體系而言，由于其表面能較低，附著力較差，一般連接漆很難達(dá)到較好的連接效果。因此，針對(duì)低表面能防污涂層體系，目前研究比較多的是采用帶有某些活性官能團(tuán)的有機(jī)硅連接漆，通過(guò)樹(shù)脂間結(jié)構(gòu)相似，相容性好，以及官能團(tuán)之間的化學(xué)反應(yīng)形成界面鍵合，從而達(dá)到提高涂層間附著力的目的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王勝龍，湯黎容，葉章基，蘇雅麗.污損釋放型防污漆用連接漆的應(yīng)用研究[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2014，29（5）：17-22.

[2] Helena Kuczyn ska，Ewa Langer.Study of self-stratifying compositions[J].Coat Technol，2009，6（3）：334-362.