西安华捷奥海新材料有限公司  
 
华捷科技 | 联系我们 | 邮箱登陆
 
网站首页 新闻中心 公司简介 关于产品 技术研发 联系我们
 
 
一种新型纳米材料在船舶涂装的应用尝试
撰稿:转载“辽宁船舶工业”杂志2015年第四期
 
 

  要:本文通过介绍一种新材料性能及特点,期望其在船舶中得到全面应用。

关键词:纳米 新材料 车间底漆

引言

 

在船舶建造精细化的大背景下,壳舾涂中的“涂”得到了越来越多的重视,尤其是PSPC正式实施后,涂装专业被提到了空前高度。因为人们越来越意识到涂装专业不仅仅是美观,更关乎船舶使用寿命和使用安全,涂装专业严重制约着船舶建造成本和建造周期。

现有船舶涂装体系中,涂装基本流程如下:原材料涂装车间底漆(一次表面处理)→钢材下料、加工、装配→分段预舾装→分段进砂房(二次表面处理)→分段涂装→船台合拢、舾装→船台二次除锈→二次涂装→船舶下水→码头二次除锈、涂装→交船前坞内涂装。

1 问题的由来

原材料进入建造阶段的首道程序就是进流水线涂车间底漆。车间底漆(Shop primer),又称钢材预处理底漆或保养底漆,是钢板或型钢经抛丸预处理除锈后在流水线上喷涂的一层防锈漆。车间底漆的作用是对经过表面处理的钢材进行保护,防止钢板在加工及建造期间生锈,从而大大减轻分段或船台涂装时的除锈工作量。

车间底漆性能的好坏决定了除锈工作量的多少。我国船厂分段在进入砂间前几部所有分段均是露天存放。由于建造周期相对较长,空气中的水气及SC1等离子的作用使车间底漆大部分被破坏失去了临时保护的作用。尤其北方船厂,极端天气多,空气中有害离子含量高使得这样情况更加严重。如果能找到一种长效型车间底漆,就可大大改善上述情况。

2 车间底漆特点

1)车间底漆是一种临时保养性的底漆,具有一定的防止钢板锈蚀的性能,保养期限一般为3-9个月。长期接触海水部位的车间底漆具有阴极保护不皂化的性能。

2)能够很好的满足自动化流水线作业的需要,漆膜在3-5min内表干。一般在加温条件下,钢板表面温度为40℃,车间底漆在3min内干燥,保证在辊道上移动并在起吊时不损坏漆膜。

3)车间底漆的膜厚较薄,能采用高压无气喷涂并得到均匀的涂膜。含锌或不含锌车间底漆的厚度分别为15-20um15-25um;车间底漆的膜厚一般不计入船体的涂层的总膜厚内。

4)车间底漆在分段正式涂装时,可以除去也可以保留,主要取决于正式涂装时车间底漆层本身的完好性和第一层涂装涂料对表面处理的具体要求,并能与将涂装的涂料具有兼容性。

5)车间底漆不对钢板的焊接性能产生影响,不影响焊接强度。

6)车间底漆不含有砷、锑、铅、铬、镉的颜料。在切割或焊接时,漆膜产生的烟雾及粉尘等对人体无害,释放的有毒有害物质浓度在国家卫生指标所允许的范围之内。

7)漆膜机械性能良好,能耐搬运时的摩擦碰撞,包括加工时的弯曲,与将涂装的各种涂料具有良好的层间附着力。

8)漆膜具有良好的耐阴极保护电位性能。

3 新材料特性

近年来,各船厂已经意识到车间底漆问题的重要性,纷纷通过自身努力找寻出路。如长效性车间底漆及耐高温车间底漆(十一所的E60-11N),但都由于效果一般,成本过高等各种各样的原因未能全面推广。

本文介绍的材料——是某公司研发生产的战略新纳米材料,材料本身具有核/壳结构的高分子纤维材料,形状呈纤维状,粒径40-80nm,长度2-3μm,电导率13s/m.拥有发明专利,专利号ZL201210027221.9,特点如下:

1)纳米微粒尺寸小,表面积大,具有低表面能,化学反应时使金属阳极处于纯化电位,在金属表面形成致密的氧化物钝化层。具有阳极保护作用,阳极保护后,纳米高分子材料,充当催化剂,干扰金属表面氧化反应。

2)纳米纤维重防腐涂料,在金属表面能够形成致密的互通互穿导电网络结构,使金属的腐蚀电位升高(升高223mv),腐蚀电流密度下降173.2μA/cm2,腐蚀电流密度大大降低,使腐蚀发生的条件和难度提高,腐蚀不易发生。

3)由于形成致密的互通互穿导电网络结构,电子向涂料表面移动,氧化还原反应发生在涂层的外表面,而不是如常规涂料一样发生在金属表面,使反应与金属形成空间分离,保护金属不被腐蚀。纳米纤维重防腐涂料,在防腐过程中,有可逆氧化还原特性、不损耗的优势。

4)纳米纤维高分子材料与树脂形成“金属塑料”,超长的耐酸、耐碱、耐盐等介质特性,是新一代高性能防锈材料。并提高涂料的抗老化性,使涂料的耐日晒色牢度大提高,可使涂料颜色保护长久鲜艳不变,具有前所未有的功能稳定性。

5)涂料不含ZnCrPb等重金,无毒、无害、无味,VOC385,远低于国家环保标准420,具有优异的环保功能。

该产品已通过美国FDA认证、经家涂料质量检测中心、海军涂料检测中心、海洋化工研究院等权威机构检测。

4 纳米纤维重防腐涂料主要技术指标

                       


从表1可以看到,与传统涂料相比较,纳米纤维重防腐涂料性能指标高出传统防腐涂料5-80倍,在各方面表现出的性能改变已经不仅仅是量的变化,而是产生了质的飞跃。

纳米纤维重防腐涂料还具有密度小、优异的附着力和柔韧性、耐高温和耐焊接性、对基材表面无粗糙度要求。

由于纳米纤维重防腐涂料优异的防腐性能和施工性能,使用它,可以一次成膜从而达到防腐要求减少工艺环节,节省材料,大幅降低成本,提高经济效益。

5 经济性分析

由于新材料具有耐高温和优异的耐腐蚀能力,使得涂装工作量效率等均有大幅度提高,具体有以下几个显著特点:

1)显著改善一次表面处理后的钢板情况,经过本品涂装后的钢板表面基本无锈蚀,不必清除,只需简单去尘清洁即可涂装后续涂料,大幅度降低二次除锈工作量,人员、动能、时间成本显著下降;

2)本品和钢材表面附着力优异和后续涂层兼容性好,提高涂层整体物理性能,使涂层机械性能及防腐性、耐蚀性及其他物理性能显著提高;

3VOC排放量减少,绿色环保,减少对操作者危害;

4)减少粉尘、锈蚀等排放提供砂房内配套设备使用寿命,提高砂房使用寿命;

5)油漆本身密度小,本品<1.1g/cm3(1.0g/cm3其他传统油漆最低1.3g/cm3,环氧1.6g/cm3左右),减少油漆本身重量提供船舶综合性能;

6)大幅度整体缩短分段涂装周期,显著提高涂装工作质量。

6 总结

本材料具备一系列优异的物理及化学性能,如低表面能、优异的耐酸碱性、耐高温等等性能,但本品在船舶中的大范围应用尚未普及,本文只是抛砖引玉,期望各位船舶涂装专家能共同探讨本品的普及应用。总之,本品的研发绝不是一次涂料的完善,而是腐蚀防护领域的一次革命。

 
 
 
 
 
西安华捷奥海新材料有限公司
西安市高新区科技二路77号光电园五层
电话:88452511 传真:029-88452515 陕ICP备08100622
 
声明:本网站使用的图像资料均取自我公司相关业务