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廣東高科力新材料有限公司總工程師 陳中華博士

引 言

　　在一些需要重防腐的區域，如基礎設施、石油&煤氣、電力、桶槽、海洋和化學(xué)品工業(yè)，水性涂料的應用正在日益增加，但目前只占全部重防腐市場(chǎng)的很少份額。本文將會(huì )討論三種水性重防腐涂料技術(shù)，即丙烯酸涂料、環(huán)氧涂料無(wú)機堿式硅酸鋅涂料。我們會(huì )對這三種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)&缺點(diǎn)、場(chǎng)地經(jīng)驗、新進(jìn)展、“使用規則”和前景進(jìn)行闡述。第一代水性丙烯酸涂料、 環(huán)氧涂料和無(wú)機堿式硅酸鋅涂料的發(fā)布時(shí)間分別為 20 世紀 60 年代、1968 年和 20 世紀 40年代，所以這三種技術(shù)應用多年，廣為人知。
　　顯而易見(jiàn)，引入水性金屬防腐涂料的原因是健康、安全和環(huán)保（HSE），因為它不含易燃和危害健康的溶劑，揮發(fā)性有機物（VOC）含量低，大大降低了它對環(huán)境的沖擊（參考表1）。人們改用水性涂料的其它原因是性能、速度、氣味和成本。越來(lái)越多的實(shí)際應用例子和嚴格的加速試驗結果證實(shí)，水性涂料的防腐性能比得上，甚至超過(guò)同類(lèi)的溶劑型涂料。水性丙烯酸涂料、環(huán)氧涂料和無(wú)機堿式硅酸鋅涂料干燥快速，比同類(lèi)的溶劑型涂料具有更短的重涂時(shí)間。水性涂料以水作為溶劑、清洗劑和稀釋劑，沒(méi)有或只有很少的溶劑氣味。改用水性涂料的優(yōu)點(diǎn)還有，節省涂料的干燥時(shí)間，從而降低成本；降低涂料的易燃性，從而減少保險成本；降低室內通風(fēng)的整體能耗；無(wú)稀釋劑/清洗劑成本；厚膜無(wú)機堿式硅酸鋅可以施工成單涂層，從而減少停工時(shí)間和腳手架費用。
　　使用表 1 中的 1-4 涂層的水性涂料系統或 2-3 涂層的混合系統，上面再涂以溶劑型底漆或面漆，就可獲得優(yōu)異的防腐防腐蝕性能。這些涂料系統可以應用到需要重防腐的區域，如輪船的新建筑和維護、海洋設備、存儲罐、電站的鋼結構、集裝箱、煤氣&石油管道、煉油設備、橋梁、風(fēng)車(chē)、鐵路、航空、通信塔、建筑的鋼結構等。本文后面會(huì )給出一些應用例子。

　　水性重防腐涂料的最大局限性是苛刻的氣候條件，如相對濕度（RH）要大于 85%，溫度（T）要高于 5℃，不能在水下使用。但在惡劣的氣候條件下，溶劑型涂料的性能也不太好。最新的水性環(huán)氧樹(shù)脂技術(shù)使制備的水性涂料能夠在水下使用?？傊?，與溶劑型涂料相比，水性涂料的優(yōu)點(diǎn)遠大于缺點(diǎn)。在保證防腐性能的同時(shí)，它對健康、安全和環(huán)境更加有利。很多用戶(hù)只關(guān)心涂料的價(jià)格，大多數情況下溶劑型涂料是較便宜的，但是當你考慮性?xún)r(jià)比，即每平方米的價(jià)格，甚至整個(gè)生命周期的成本時(shí)，你會(huì )得到不同的結果。如果你再對省時(shí)、健康和損害臭氧的物質(zhì)排放量低等優(yōu)點(diǎn)加以考慮，計算結果肯定會(huì )使你改用水性涂料。

水性重防腐涂料技術(shù)
在本章，我們會(huì )討論三種水性防腐涂料技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和我們公司的一些應用經(jīng)驗。

水性丙烯酸涂料
水分散的丙烯酸聚合物的分子量（大于 200 000）比溶劑分散的丙烯酸聚合物的分子量大。固含量近似50％的分散聚合物使水分在空氣中蒸發(fā)干燥較快，并且無(wú)需后固化或氧氣干燥就可獲得堅硬的整合漆膜，漆膜能保持長(cháng)久的柔韌性，具有耐降解能力。即使分散聚合物的固含量高達 50~60％，它也能保持同樣的粘度，而且不必依賴(lài)于聚合程度。丙烯酸聚合物的性能可以根據不同的施工要求進(jìn)行調整，如按照不同比例對兩種或兩種以上的單體進(jìn)行共聚，這些單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丁二烯等。聚合過(guò)程和不同添加劑的選擇對粘結劑的性能具有決定性作用，所以同類(lèi)粘結劑有著(zhù)很廣泛的不同特性。由于丙烯酸樹(shù)脂的熱塑性，有人使用丙烯酸/苯乙烯-丙烯酸硬聚合物（具有高玻璃轉化溫度）來(lái)獲得堅固和耐蝕的工業(yè)防腐涂料。自 20 世紀 70 年代以來(lái)，水性苯乙烯-丙烯酸涂料作為金屬面漆和底漆得到成功的應用。水性苯乙烯-丙烯酸樹(shù)脂具有良好的耐水性能，對許多金屬表面有很好的附著(zhù)力，尤其適合作為金屬底漆。
分散聚合物以水作溶劑和稀釋劑的好處是不言而喻的，水無(wú)毒，無(wú)味，不燃（沒(méi)有爆炸危險），對人體的健康也沒(méi)有危害。水性涂料排放到大氣的有機溶劑極少，危險物含量低，對用戶(hù)和施工人員來(lái)說(shuō)，它是環(huán)保型涂料。另外，水性丙烯酸涂料具有良好的耐紫外線(xiàn)性能，可快速干燥，不會(huì )變黃，不會(huì )產(chǎn)生皂化。水性丙烯酸涂料是單組分涂料，容易進(jìn)行噴涂施工。使用水來(lái)分散聚合物的缺點(diǎn)是，在低溫和相對濕度高的情況下，水在空氣中蒸發(fā)慢。水的表面張力很大，所以在配方中要加入某些特定的添加劑（表面活性劑），使涂料更好地潤濕顏料和基料。某些添加劑會(huì )對涂料的耐水和滲水性能有負面的影響。另外，與溶劑型涂料相比，良好的成膜過(guò)程對水性涂料的性能起更加關(guān)鍵的作用。當然，涂料在 0℃以下會(huì )結冰。

下面列出了水性丙烯酸涂料的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)
●良好的防腐蝕性能
●優(yōu)異的保光性/耐紫外線(xiàn)性能
●干燥快速，覆涂時(shí)間短
●良好的硬度
●良好的耐化學(xué)品性能（ISO 12944）
●漆膜對金屬有良好的附著(zhù)力
●沾圬少（面漆）
●優(yōu)異的柔韌性
●無(wú)灰化&不變黃
●很好的耐水性能
●價(jià)格競爭力
●適用于強制干燥

缺點(diǎn)
●復雜的成膜過(guò)程
●在氣候條件方面有局限性
●達到足夠的耐水性能需要 6-24 小時(shí)
●在完全干燥前不能接觸堿
●閃點(diǎn)高

用水代替有機溶劑來(lái)制備水性環(huán)氧涂料，首先要通過(guò)化學(xué)改性或者添加/使用非離子表面活性劑（乳化劑），使環(huán)氧樹(shù)脂和胺類(lèi)固化劑變得親水。在大多數情況下，胺類(lèi)固化劑溶于水，而環(huán)氧樹(shù)脂不溶于水，但可在水中乳化?；谑褂玫沫h(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)型，水性環(huán)氧涂料產(chǎn)品可以分為以下三類(lèi)。第一類(lèi)是低分子量或改性的液體環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧重量當量（EEW）一般為 190。第二類(lèi)是高分子量的固體環(huán)氧樹(shù)脂預分散體，環(huán)氧重量當量為 650。第三類(lèi)是環(huán)氧樹(shù)脂乳液，在水中用非離子乳化劑乳化標準雙酚 A 液體環(huán)氧樹(shù)脂。使用表面活性劑，在水中乳化或分散聚酰胺-胺（PAA）和聚胺（AA），或者使用水溶性的聚酰胺（PA），都可制得水性環(huán)氧涂料的固化劑。另外，含羧基的丙烯酸乳液能夠和環(huán)氧樹(shù)脂乳液交聯(lián)。聚胺固化劑是非常好的顏料潤濕劑，所以我們通常把顏料研磨到涂料A組分的固化劑中。第一代可行的水性環(huán)氧涂料是 Anchor 公司在 1973 年發(fā)布的，它基于液體雙酚 A/F 環(huán)氧樹(shù)脂，使用改性的脂肪族聚酰胺-胺（Casamid 360）固化。十年后的 1983 年，市場(chǎng)才出現固體環(huán)氧樹(shù)脂分散體（Epi-Rez 3520），1998 年市場(chǎng)出現了使用聚胺加成物的環(huán)氧樹(shù)脂分散體。

顧名思義，水性環(huán)氧涂料用水作稀釋劑，可應用到濕霧/潮濕的底材，氣味少，不易燃，不加溶劑也能制備第一類(lèi)環(huán)氧涂料。制備水性環(huán)氧涂料的最大優(yōu)點(diǎn)是，可以把顏料加入固化劑或環(huán)氧樹(shù)脂中，或者同時(shí)添加到兩者。第二類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂分散體使用脂肪族 AA 固化，在環(huán)氧樹(shù)脂的骨架上反應/加入功能性的環(huán)氧樹(shù)脂乳化劑，具有與同類(lèi)的溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂相媲美的防腐性能。水性環(huán)氧涂料對大部分底材表面有非常好的附著(zhù)力，其中第一類(lèi)環(huán)氧涂料具有特別好的耐水性能。

談到水性環(huán)氧涂料的缺點(diǎn)，我們首先要知道這樣一個(gè)事實(shí)，與溶劑型環(huán)氧涂料相比，成膜過(guò)程對水性環(huán)氧涂料的性能起更加關(guān)鍵的作用，因為在溶劑蒸發(fā)和發(fā)生交聯(lián)之前，水性環(huán)氧涂料的成膜過(guò)程需要額外的兩個(gè)步驟，即水分蒸發(fā)和漆基聚結。所以施工時(shí)的溫度、相對濕度和通風(fēng)的控制顯得更加重要。假如我們已經(jīng)考慮了這些施工條件，也使用了正確的施工方法，那么在大多數情況下除了漆膜的耐化學(xué)品性稍差以外，水性環(huán)氧涂料可以達到溶劑型環(huán)氧涂料的性能。另外一個(gè)水性環(huán)氧涂料的缺點(diǎn)是，我們不能用水無(wú)限制地稀釋涂料，否則會(huì )使涂料不穩定，或者破壞氧樹(shù)脂-胺的乳化液。我們可以很容易地加入 20％水來(lái)稀釋涂料，不會(huì )產(chǎn)生任何大的問(wèn)題，但我們并不推薦這樣做，因為這樣會(huì )急劇地降低涂料的粘度。在制備水性環(huán)氧底漆時(shí)，為了防止鋼材出現閃蝕，需要添加防蝕劑。目前市場(chǎng)出售的防蝕劑都會(huì )在某種程度上降低涂料的防腐蝕性能。水性環(huán)氧涂料的混合后使用壽命比同類(lèi)的溶劑型環(huán)氧涂料短。第一類(lèi)環(huán)氧涂料的混合后使用壽命為 1.5-3 小時(shí)，第二類(lèi)環(huán)氧涂料為 2-6 小時(shí)，大多數情況下這些時(shí)間足夠施工了。

水性環(huán)氧涂料和同類(lèi)的溶劑型環(huán)氧涂料一樣，含有一些危害健康的化合物，比如長(cháng)時(shí)間接觸會(huì )因過(guò)敏而起濕疹。長(cháng)時(shí)間和多次暴露于環(huán)氧樹(shù)脂會(huì )刺激眼睛、喉嚨和皮膚。溶劑型環(huán)氧涂料需要使用低分子量的液體環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)制備高固含量或無(wú)溶劑的環(huán)氧底漆。固體環(huán)氧樹(shù)脂分散體的優(yōu)點(diǎn)是高分子量和低粘度，不用液體環(huán)氧樹(shù)脂就可容易地制得揮發(fā)性有機物含量低的防腐底漆。聚胺是造成過(guò)敏的敏化劑，直接接觸會(huì )對眼睛造成嚴重損害，而且游離胺含量超過(guò) 10％的聚胺具有腐蝕性。聚胺加成物（即聚胺先和少量環(huán)氧樹(shù)脂反應）的游離胺含量非常少，所以它具有更加寬的健康危害標簽，即標簽由危害健康降到有刺激性性，也有無(wú)健康危害標簽的聚胺加成物。從安全、健康和環(huán)保的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，聚氨酯-胺（PAA）是首選，通常它沒(méi)有任何健康危害標簽。

下面列出了水性環(huán)氧涂料的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)
●良好的防腐蝕性能
●安全、健康和環(huán)保的風(fēng)險低
●干燥快速，覆涂時(shí)間短
●揮發(fā)性有機物含量低
●良好的附著(zhù)力
●閃點(diǎn)高
●能夠和大部分涂料重涂
●優(yōu)異的柔韌性
●噴涂施工時(shí)形式較少的氣溶膠
●能很好地噴涂施工
●很好的耐水性能
●環(huán)氧富鋅涂料的性能高

缺點(diǎn)
●某些涂料的混合后使用壽命無(wú)法確定
●低溫和高相對濕度下固化和干燥速度慢
●達到足夠的耐水性能需要 6-24 小時(shí)
●復雜的成膜過(guò)程

水性無(wú)機堿式硅酸鋅涂料
　　人們在 100 多年前就知道硅酸鹽是一種成膜劑，在 150 年前就知道金屬鋅是一種防腐余料。自 19 世紀 50 年代以來(lái)，人們就開(kāi)始使用水性堿式硅酸鹽，但沒(méi)有用到涂料中。水性堿式硅酸鹽是基于堿金屬的，如鈉、鉀、鋰或三者混合，通常以堿式的金屬-聚硅酸水溶液存在，分子式為 Me2SiO2。摩爾比 SiO2：Me2O 較為重要，通常在 2.5：1 到 5.5：1 之間。20世紀 30 年代，澳大利亞首先開(kāi)發(fā)了結合鋅余料和水性堿式硅酸鹽的水性堿式硅酸鋅涂料。當時(shí)使用的堿式硅酸鹽粘合劑的 SiO2 含量低，需要熱固化或后期固化才能使涂層變得堅硬和不溶于水。20 世紀 40 年代，人們開(kāi)發(fā)了水性無(wú)機堿式硅酸鋅防腐涂料。之后，人們使用硅酸鉀或硅酸鋰，同時(shí)提高摩爾比 SiO2：Me2O（3.2：1 或更高），開(kāi)發(fā)了自固化的堿式硅酸鋅涂料。最新的技術(shù)采用了更高的摩爾比（高達 5：1）。反應性 OH 基團數目的增加使硅酸鋅涂料具有更好的水不溶性和對底材的附著(zhù)力，以及更快的固化和硬化速度。通過(guò)水分蒸發(fā)，水性堿式硅酸鋅涂料得到固化，同時(shí)鋅和硅酸鹽聚結，鋅離子和 SiOH 基團進(jìn)行交聯(lián)反應，形成一層不溶于水的三維硅酸鋅網(wǎng)絡(luò )。

　　無(wú)機硅酸鋅已經(jīng)成為鋼材重防腐的首選。單一涂層的無(wú)機硅酸鋅涂料系統正在越來(lái)越多地應用到不太惡劣的化學(xué)腐蝕環(huán)境，例如 pH 值在 6 到 12.5 之間，否則鋅會(huì )溶解。在強酸或強堿環(huán)境中，無(wú)機硅酸鋅只用作底漆，然后再配套另一種耐化學(xué)品的面漆。水性堿式硅酸鋅涂料的防腐性能與溶劑型乙基硅酸鋅涂料相媲美，后者是著(zhù)名的海洋防腐涂料。溶劑型乙基硅酸鋅涂料容易施工，干燥快速，比堿式硅酸鋅涂料更受顧客的青睞。堿式硅酸鋅涂料的主要缺點(diǎn)是氣候條件的依賴(lài)性，即水的蒸發(fā)需要低的相對濕度和高的室內溫度。在不利的天氣條件下，涂層固化時(shí)間會(huì )變長(cháng)，達到水不溶性的時(shí)間在 1 到 24 小時(shí)之間。如果涂層在固化前暴露在雨水中，水會(huì )浸析出那些還沒(méi)聚結的硅酸鹽，從而損壞涂層。海洋環(huán)境中的鹽霧大氣可加快堿式硅酸鋅涂料的固化。由于堿式硅酸鋅涂層表面的堿度高，造成面漆滲透起泡，所以重涂性比乙基硅酸鋅涂料差。不使用面漆和正確施工的堿式硅酸鋅底漆能提供非常好的防腐性能，有很多涂料系統經(jīng)過(guò) 40 年的使用還沒(méi)有腐蝕的跡象。表 2 是水性和溶劑型硅酸鋅涂料的性能比較。

　　水性無(wú)機硅酸鋅的主要優(yōu)點(diǎn)是揮發(fā)性有機物（VOC）含量為 0，所以它不含有危害健康的易燃溶劑。硅酸鹽骨架上 SiOH 基團和金屬底材形成化學(xué)共價(jià)鍵，對底材表面的附著(zhù)力非常好。乙基硅酸鋅涂料和堿式硅酸鋅涂料的其它優(yōu)點(diǎn)有耐磨、耐紫外線(xiàn)、耐化學(xué)品和耐高溫（400℃），由于有陰極保護，不會(huì )產(chǎn)生底部腐蝕。使用硅酸鋅涂料時(shí)，鋼材表面處理要求更加嚴格，鋼材表面必須噴砂清理到 Sa 2.5 級，表面平整度達 30-50 微米。堿式硅酸鋅涂料對表面上油和脂肪等雜質(zhì)很敏感，人們也不會(huì )再次使用溶劑來(lái)清除殘留的油類(lèi)和污染物。高摩爾比 SiO2：Me2O 的水性硅酸鋅涂料已經(jīng)在北美和澳大利亞應用了許多年，成功地為鋼儲罐、橋梁、游艇、石油平臺、鋼結構和內襯套等提供防腐。，在北美，這種技術(shù)在需要短期防腐的鋼材上也得到廣泛的應用。對于適合長(cháng)久防腐的單涂層系統，我們推薦的干膜厚度是 100-150 微米。水性無(wú)機硅酸鋅涂料的應用例子有：墨西哥灣和澳大利亞 Bass 海峽的石油鉆探設施，使用超過(guò) 10 年；澳大利亞的鋼結構、鐵路橋梁和公路橋梁，至今使用了超過(guò) 40 年；日本的煉油裝置，使用超過(guò) 20 年；甚至紐約的自由神像也使用它來(lái)防腐。使用水性無(wú)機硅酸鋅涂料最著(zhù)名的例子是南澳大利亞 Morgan-Wyalla 間 250 里的管道。經(jīng)過(guò)長(cháng)達50 年的使用，這些管道仍然處于完好的狀態(tài)，當時(shí)使用的最大局限性是需要加熱固化（150-200℃下烘烤 30 分鐘），涂層也要完全固化。

下面列出了水性無(wú)機堿式硅酸鋅涂料的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)
●極好的防腐蝕性能
●環(huán)保
●干燥快速，覆涂時(shí)間短
●不含揮發(fā)性有機物
●混合后使用壽命長(cháng)
●優(yōu)異的附著(zhù)力和耐水性能
●優(yōu)異的耐磨和耐化學(xué)品性能
●高固含量
●良好的硬度
●無(wú)開(kāi)裂問(wèn)題（干膜厚度<200 微米）
●很好的耐水性能
●可使用單涂層厚漿涂料系統
●干膜的鋅含量符合 SSPC 20
●耐熱（溫度高達 400℃）
缺點(diǎn)
●要求噴砂清理到 Sa 2.5 級
●噴涂設備的一些局限性
●不使用面漆時(shí)形成高濃度鋅鹽
●使用面漆需要配套環(huán)氧中間漆
●溫度低于 5℃和相對濕度大于 85℃時(shí)，不能使用

　　在當前的液態(tài)涂料領(lǐng)域，金屬防腐蝕一般有兩個(gè)原則。第一個(gè)原則是涂料能夠在金屬和空氣/濕氣之間形成一道屏障。多年來(lái)溶劑型涂料在這方面得到了應用，如環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧酯、玻璃鱗片聚酯、乙烯基酯、乙烯樹(shù)脂、醇酸、丙烯酸、聚氨酯等。第二個(gè)原則是使用活性的富鋅防腐涂料，如環(huán)氧富鋅涂料和硅酸鋅涂料。在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，鋅作為陽(yáng)極。這種技術(shù)很奏效，使用富鋅底漆給鋼鐵提供陰極保護，再配套厚膜環(huán)氧中間漆和聚氨酯面漆，這種三涂層系統可以提供良好的耐久性，維護間隔為 12-15 年。ISO 12944-1 標準定義了防腐涂料系統的耐久性和維護間隔。耐久性分為三個(gè)階段：低（L）2-5 年，中（M）5-10 年和高（H）>15 年。在大多數的濕度高、鹽度高的強腐蝕環(huán)境中（腐蝕種類(lèi) C5-I 或 C5-M），溶劑型涂料系統的典型干膜厚度是 300-500 微米，用 2-4 涂層的有機/無(wú)機涂料。適合重防腐的溶劑型環(huán)氧乳香底漆一般采用噴涂施工成 2 涂層，干膜厚度為 200 微米，再重涂上干膜厚度為 50 微米的高性能水性聚氨酯面漆。使用溶劑型富鋅底漆、溶劑型環(huán)氧乳香中間漆和溶劑型 2K 面漆時(shí)，典型干膜厚度為 340-360 微米。比較水性涂料系統和以上兩種溶劑型涂料系統，我們可以發(fā)現，水性涂料系統的平均干膜厚度為 250 微米，所以我們只需要較低的干膜厚度，就獲得相同或更好的性能（1-4）。

　　一般來(lái)說(shuō)，使用水性重防腐涂料的涂料系統分為兩種，即使用 1-4 涂層的純水性涂料系統和使用 2-3 涂層的水性涂料和溶劑型涂料的混合系統?；旌舷到y一般使用溶劑型底漆、水性中間漆和水性面漆，也有可能使用水性底漆和溶劑型面漆。

純水性重防腐涂料系統
1. 2 x 100 微米水性固體環(huán)氧底漆＋1 x 50 微米 水性丙烯酸面漆
2. 1 x 120 微米水性固體環(huán)氧底漆＋1 x 80 微米 水性丙烯酸面漆
3. 1 x 50 微米水性環(huán)氧富鋅底漆＋1 x 120 微米水性環(huán)氧中間漆＋1 x 80 微米水性丙烯酸面漆
4. 1 x 40 微米水性無(wú)機硅酸鋅底漆＋2 x 80微米液體環(huán)氧中間漆＋1 x 50 微米水性丙烯酸面漆
5. 1 x 50 微米 水性無(wú)機硅酸鋅底漆＋1 x 200 微米 水性厚膜固體環(huán)氧中間漆＋1 x 50 微米水性丙烯酸面漆
6. 2 x 125 微米水性厚膜固體環(huán)氧底漆+ 1 x 50微米水性丙烯酸面漆
7. 1 x 125 - 150微米水性無(wú)機硅酸鋅底漆
8. 3 x 100 微米水性丙烯酸底漆＋1 x 50微米水性丙烯酸面漆

水性/溶劑型重防腐涂料混合系統
9. 1 x 50 微米水性環(huán)氧富鋅底漆+ 1 x 120 微米水性環(huán)氧中間漆＋1 x 80 微米水性丙烯酸面漆
10. 1 x 75 微米溶劑性硅酸鋅底漆＋1 x 75 微米水性環(huán)氧中間漆＋1 x 75 微米水性丙烯酸面漆
11. 2 x 125微米水性厚膜固體環(huán)氧底漆＋1 x 75微米溶劑型聚硅烷面漆
12. 1 x 200 微米水性厚膜固體環(huán)氧底漆＋1 x 110 微米溶劑型聚硅烷面漆
13. 1 x 200微米溶劑型環(huán)氧乳香底漆＋1 x 80 微米水性環(huán)氧中間漆＋ 1 x 50微米水性丙烯酸面漆
14. 2 x 200微米無(wú)溶劑環(huán)氧底漆＋1 x 50微米水性丙烯酸面漆

　　石油公司要求涂料系統通過(guò) NORSOK M-501 標準實(shí)驗認可，這使得人們對涂料系統的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。有關(guān)涂料系統通過(guò) NORSOK M-501 標準實(shí)驗認可和其它加速試驗的要求，在其它文章有詳細的說(shuō)明（1-3）。適合海洋設施的重防腐涂料系統 1-3，5，9和 10都通過(guò)了標準實(shí)驗認可（NORSOK M-501，暴露于大氣中的碳鋼防腐實(shí)驗認可），表面處理到 Sa 2.5 級的噴砂清理鋼、噴水清理鋼或兩者結合。表 3 是 4200 小時(shí)鹽霧/紫外線(xiàn)循環(huán)試驗后涂料系統的人工劃線(xiàn)銹蝕蠕變（通過(guò) NORSOK M-501 標準實(shí)驗認可允許的劃線(xiàn)銹蝕蠕變最大值為 3 毫米）。

　　我們從試驗結果得出一個(gè)普遍的結論，三涂層的混合系統和純水性涂料系統是最好的，經(jīng)過(guò) 20 年的北海跟蹤記錄（1-3），其防腐蝕性能比得上溶劑型涂料系統。挪威國營(yíng)石油公司 Statoil 也表示他們只使用 NORSOK 劃線(xiàn)蠕變值小于 1 毫米的三涂層涂料系統。我們也看到，水性涂料系統和混合涂料系統 3，5，9 和 10 滿(mǎn)足了使用要求，而在北海設施上使用了15 年的純溶劑型涂料系統沒(méi)有滿(mǎn)足使用要求。

水性涂料系統的海上場(chǎng)地經(jīng)驗
　　從 1995 年到 2000 年，挪威最大的獨立研究院 SINTEF 在北海的 Snorre 平臺對幾種有機重防腐涂料系統進(jìn)行了為期 5 年的場(chǎng)地試驗。試驗結果值得關(guān)注，純水性涂料系統 4 在本試驗中排名第二，只有雙系統（200 微米熱噴涂鋁＋環(huán)氧過(guò)渡層）超過(guò)它。經(jīng)過(guò)劃線(xiàn)蠕變、附著(zhù)力、灰化、開(kāi)裂和剝落等試驗，SINTEF 對各種涂料系統進(jìn)行排名，雙涂料系統被列為100 分。請參考圖 1。

　　1990 年，在南澳大利亞和 Tasmania 之間 Bass 海峽的 ESSO 海上石油平臺上，用于維護的水性高摩爾比無(wú)機硅酸鋅底漆通過(guò)了試驗。請參考圖片 1。在水線(xiàn)以上的平臺區域使用了單涂層的水性底漆，干膜厚度為 150-200 微米，室溫下固化。即使在 Bass 海峽惡劣多變的天氣條件下，幾個(gè)平臺依然得到了良好的防護。水性無(wú)機硅酸鋅底漆也在墨西哥灣的石油設施上獲得一樣好的長(cháng)久防腐效果。

　　幾年前，幾間的北海石油公司決定在北海石油平臺上對水性涂料進(jìn)行場(chǎng)地試驗。三年前石油公司 Norsk Hydro 在陸上和海上設施上分別試驗了二涂層的水性涂料系統和三涂層的水性/溶劑型混合涂料系統。他們在挪威的三個(gè)地方進(jìn)行了試驗：a）陸上化工廠(chǎng)，b）海岸工業(yè)，c）海上石油平臺 Troll B 底部。他們使用了適合海上維護的典型溶劑型涂料系統作參考，包括聚酰胺加成物固化的環(huán)氧富鋅底漆、聚酰胺加成物固化的環(huán)氧云母氧化鐵中間漆和二組分的丙烯酸面漆。焊接在托座上的試驗板先進(jìn)行噴砂清理到 Sa 2.5 級，然后在室內涂裝涂料，最后放置到 a）和 b）環(huán)境中。另一試驗先對管道上 20 寸分段進(jìn)行噴水清理（UHPWJ）到中等程度的閃銹（C-VIS WJ-2M），然后在室外進(jìn)行現場(chǎng)涂裝。試驗人員檢查了涂料系統的脫層、起泡、生銹、開(kāi)裂、剝落和灰化情況。經(jīng)過(guò)兩年半的試驗，他們得出的結論是，與較厚的三涂層的溶劑型涂料系統相比，三涂層的混合涂料系統 9 具有一樣或更加好的性能（請參考表 4 和圖片 2）。因此，石油公司開(kāi)始在系統維護和海上新結構上使用水性/溶劑型混合涂料系統，今年夏天就有一個(gè)這樣的工程。

水性防腐涂料的其它場(chǎng)地經(jīng)驗
　　在以前的文章里（1-3），我們已經(jīng)列出了許多水性涂料系統和混合涂料系統的應用例子。我們也認為，一個(gè)不包含溶劑型或水性富鋅底漆的涂料系統也可提供良好的海上防腐性能。幾年前，丹麥（Fiskebak）海岸的一座公路橋梁的承重鋼結構使用了高膜厚水性丙烯酸涂料系統（根據丹麥橋梁標準），該涂層包括 3×100 微米干膜厚度的乙烯基丙烯酸底漆和 50 微米干膜厚度的苯乙烯-丙烯酸面漆。由于使用了較大的干膜厚度，該涂料系統提供了優(yōu)異的防腐性能（參考圖3）。多年來(lái)，高膜厚丙烯酸涂料系統在北美和歐洲一些國家的鋼橋梁防腐領(lǐng)域得到成功的應用。

　　水性丙烯酸面漆的一個(gè)典型應用是對溶劑型涂料系統的維護，它可用在鋼儲罐和石油或化學(xué)品儲罐，還可重涂到現有的面漆上，使儲罐恢復有光澤的新外觀(guān)。水性丙烯酸面漆的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的保光和保色性，紫外線(xiàn)加速試驗和實(shí)際使用經(jīng)驗都證實(shí)了這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。最后，我們也看到，即使溶劑型聚氨酯面漆也通過(guò)了耐紫外線(xiàn)試驗（參考圖 2，圖片 4-5）。
　　其他國家也有水性丙烯酸面漆應用于原油儲罐的相似例子，這些國家包括沙特阿拉伯、阿曼、馬來(lái)西亞、泰國、希臘等。

水性重防腐涂料的使用規則

　　適合混凝土、木材、塑料和金屬等底材的防腐涂料只是一個(gè)半成品，其性能很大程度上取決于正確的表面處理和施工方法。實(shí)際上，90％的前期水性涂料的失敗應用都歸因于不足夠的表面處理和不恰當的施工方法。錯誤的鋼材表面處理和不正確的施工方法會(huì )大大縮短重防腐涂料的使用壽命。另外，我們也要考慮選用正確的涂料系統，因為每一種涂料系統都是為特定使用環(huán)境的需要而設計的。例如，為水線(xiàn)以上區域設計的涂料系統應用到連續水淹的區域，或耐熱的涂料應用到超過(guò)涂料耐熱極限的環(huán)境，這些使用不當的涂料系統都會(huì )發(fā)生問(wèn)題。無(wú)論是溶劑型涂料、無(wú)溶劑涂料，還是水性涂料，我們都要訂立一系列的規則和標準來(lái)保證涂料的正確使用。就水性涂料而言，施工時(shí)還要考慮額外的氣候條件（溫度和相對濕度），并且限制在溫度 0℃以上和水位線(xiàn)以上的區域使用。遵照技術(shù)說(shuō)明書(shū)或工作手冊（5）中的涂料產(chǎn)品指南，就可以確保正確地完成水性涂料的施工任務(wù)。隨著(zhù)越來(lái)越多的用戶(hù)改用環(huán)境友好的新涂料，有必要對用戶(hù)進(jìn)行技術(shù)培訓，一些涂料公司甚至成立特別的涂料學(xué)校（6）來(lái)指導用戶(hù)，使用戶(hù)懂得水性涂料的正確使用方法。

　　下面我們會(huì )討論一些新的研究成果，即水分蒸發(fā)、施工過(guò)度和過(guò)早重涂的風(fēng)險，最后指出水性涂料達到足夠耐水性能來(lái)應對天氣條件所需要的正確時(shí)間。

水性涂料的水分蒸發(fā)
　　三個(gè)參數對水分蒸發(fā)起決定性作用，即溫度、相對濕度和通風(fēng)。把試驗涂料涂裝到玻璃板上，放置 Termaks 氣候室中，在可控溫度和相對濕度（RH）下干燥，就可測量出水性丙烯酸面漆和環(huán)氧底漆中殘留水隨時(shí)間的重力變化。雖然 Termaks 氣候室沒(méi)有空氣流通/通風(fēng)，氣候室中空氣量和 50cm2涂料面積的比值會(huì )足夠大，以模擬沒(méi)有通風(fēng)的外部空氣環(huán)境。

　　從圖 3 我們可以看出，大多數惡劣的條件下，即溫度 5℃和相對濕度 85％，到獲得最好結果的溫度 40℃和相對濕度 50％，5-20 分鐘內丙烯酸涂層中 50％的水就可蒸發(fā)出來(lái)。剩下50％的水在 25-200 分鐘內蒸發(fā)完。5℃時(shí)，相對濕度由 85％降到 20％，水分蒸發(fā)需要的時(shí)間減少 250％。從圖 3 也可看出，水分蒸發(fā)曲線(xiàn)有幾處中斷，原因可能是涂層穩定性的被破壞，因為水分蒸發(fā)會(huì )造成聚合物顆粒的聚集和緊密堆積，在表面張力和毛細管力的作用下涂層產(chǎn)生變形。

　　從圖 4 我們可以看出，大多數惡劣的條件下，即溫度 5℃和相對濕度 85％，到獲得最好結果的溫度 40℃和相對濕度 50％，10-50 分鐘內環(huán)氧涂料涂層中 50％的水就可蒸發(fā)出來(lái)。剩下 50％的水在溫度 10℃和相對濕度 70％條件下，25-300 分鐘內蒸發(fā)完。在最低溫度 5℃和相對濕度 85％，90％的水在 225 分鐘后蒸發(fā)掉，而剩下 10％的水需要 5 倍以上的時(shí)間，即近似 24 小時(shí)才能蒸發(fā)完。在最低溫度 5℃，降低相對濕度（從 85％到 20%）對水分蒸發(fā)有很大影響。注意圖 4 中 X 軸的時(shí)間比例是圖 3 的 3 倍。

　　一般而言，相對濕度的改變對水性涂料的水分蒸發(fā)有很大影響。隨著(zhù)干燥溫度的降低，影響會(huì )增加幾個(gè)數量級。雖然水性環(huán)氧底漆的固含量（參考表 1）較高，水性丙烯酸面漆的水分蒸發(fā)速度比水性環(huán)氧底漆快得多。這意味著(zhù)在低溫和高相對濕度的條件下，在水性環(huán)氧底漆上過(guò)早重涂快速干燥的水性丙烯酸面漆會(huì )造成環(huán)氧涂層的水滯阻，導致開(kāi)裂、起泡和最終的附著(zhù)力降低。這也表明在惡劣氣候條件下使用水性涂料時(shí)控制溫度和相對濕度的重要性。在寒冷/潮濕季節的下午晚期完成施工會(huì )導致嚴重的附著(zhù)力降低，因為太陽(yáng)下山時(shí)露點(diǎn)和相對濕度變化很快。低溫下室內施工時(shí)，可以使用去濕器或其它方法來(lái)降低相對濕度，從而降低水性涂料的干燥時(shí)間。

水性涂料施工過(guò)度或厚膜的風(fēng)險
　　不使用厚膜水性防腐涂料系統的主要原因是涂層的水滯阻風(fēng)險。我們對干膜厚度為 150微米和 200 微米的水性乙烯基丙烯酸底漆和水性環(huán)氧底漆進(jìn)行了研究。這兩種底漆的典型干膜厚度為 60 微米。我們測試了玻璃板上底漆的干燥時(shí)間（表面干燥 ISO 9117 和完全干燥ASTM D-1640），3 毫米鋼板上的附著(zhù)力（扯下 ISO 4624 或 X 劃線(xiàn) ISO2409）。試驗在 Termaks氣候室進(jìn)行，相對濕度恒定在 70％，四種不同的溫度，5，10，23，40℃。

　　結果表明，干膜厚度為 200 微米的厚膜水性乙烯基丙烯酸底漆在 40℃下 60 分鐘后表面干燥，5 小時(shí)后完全干燥；在 5℃下 4.5 小時(shí)后表面干燥，12 小時(shí)后完全干燥。干膜厚度為200 微米的厚膜水性環(huán)氧底漆在 40℃下 2 小時(shí)后表面干燥，48 小時(shí)后完全干燥；在 10℃和5℃下 3.5-4 小時(shí)后表面干燥，而完全干燥則需要 7-17 天的時(shí)間。這意味著(zhù)環(huán)氧底漆的物理性質(zhì)使它的表面干燥速度較快，而涂料底層的水在涂層表面封閉前不會(huì )蒸發(fā)出來(lái)。

　　我們還研究了這兩種底漆在施工過(guò)度（150 和 200 微米干膜厚度）情況下涂層對鋼材的附著(zhù)力，得到如下結果。經(jīng)過(guò) 24 小時(shí)和 7 天的干燥/固化后，兩種干膜厚度的快速干燥的乙烯基丙烯酸底漆在所有干燥溫度下（5，10，23，40℃和 70％相對濕度）都具有良好的鋼材附著(zhù)力。干燥/固化 7 天后的附著(zhù)力（扯下值）比干燥/固化 24 小時(shí)后的稍好。在經(jīng)過(guò)干燥/固化 7 天后，兩種干膜厚度的慢速干燥的環(huán)氧底漆在所有干燥溫度下（5，10，23，40℃和70％相對濕度）都具有良好鋼材附著(zhù)力。在最低干燥溫度 5 和 10℃下，干燥/固化 24 小時(shí)后水性環(huán)氧底漆的附著(zhù)力并不好，因為涂層中仍然殘留有水。

　　最近我們對干膜厚度為 150 和 200 微米、干燥時(shí)間為 4，8，16 和 24 小時(shí)的兩種底漆進(jìn)行重涂試驗，使用的面漆是 60 微米干膜厚度的水性苯乙烯-丙烯酸面漆和 75 微米干膜厚度的溶劑型高固含量環(huán)氧乙烷酯面漆。干燥條件和相對濕度和以前的相同，即相對濕度 70％和溫度 5，10，23，40℃。底漆采用無(wú)氣噴涂施工到 Sa 2.5 級噴砂清理的 3 毫米鋼板上，然后立即放置到 Termaks 氣候室中干燥。經(jīng)過(guò) 4，8，16 和 24 小時(shí)干燥后，繼續進(jìn)行面漆施工。根據扯下試驗（ISO 4624）對干燥/固化 24 小時(shí)和 7 天的涂層進(jìn)行附著(zhù)力測試。

　　150 和 200 微米干膜厚度的乙烯基丙烯酸底漆，再重涂以水性苯乙烯-丙烯酸面漆的涂料系統，干燥/固化 7 天后，在所有重涂時(shí)間和干燥溫度下（溫度 5 和 10℃，干燥時(shí)間是 6，16 和 24 小時(shí)），都具有良好的附著(zhù)力。如前所述，干燥/固化 7 天后的附著(zhù)力（扯下值）比干燥/固化 24 小時(shí)后的稍好。在最低干燥溫度 5 和 10℃下，干燥/固化 24 小時(shí)后，重涂間隔為 6 小時(shí)的水性面漆具有良好的附著(zhù)力。而重涂溶劑型環(huán)氧乙烷酯面漆的涂料系統則需要較長(cháng)的時(shí)間才具有良好附著(zhù)力，10℃下需要干燥/固化 48 小時(shí)，重涂間隔為 16 小時(shí)；5℃下需要干燥/固化 48 小時(shí)，重涂間隔為 24 小時(shí)。

　　150 和 200 微米干膜厚度的環(huán)氧底漆，再重涂以水性苯乙烯-丙烯酸面漆的涂層，干燥/固化 7 天后，在所有重涂時(shí)間和干燥溫度下（溫度 23 和 40℃），都具有良好的附著(zhù)力。溫度 10℃，重涂時(shí)間為 6 小時(shí)，干燥/固化 48 小時(shí)和 7 天后，重涂?jì)煞N面漆的涂料系統的附著(zhù)力都不夠好。在溫度 5℃下，重涂后水和溶劑的滯阻使涂料系統的附著(zhù)力形成很慢，重涂時(shí)間為 6 小時(shí)，干燥/固化 48 小時(shí)和 7 天后，重涂?jì)煞N面漆的涂料系統的附著(zhù)力扯下值都很低。當重涂時(shí)間為 16 或 24 小時(shí)，干燥/固化 7 天后，涂料系統才具有良好的附著(zhù)力。

　　這些簡(jiǎn)單的試驗表明，在溫度 23℃以下，我們不推薦過(guò)度施工水性環(huán)氧底漆（150和200 微米的干膜厚度）和過(guò)早重涂面漆。但對于水性乙烯基-丙烯酸底漆，在所有溫度下，干燥時(shí)間和附著(zhù)力，以及過(guò)早重涂面漆都可以接受。所以這種底漆的干膜厚度有可能達到200 微米。這也使人們有可能選擇厚膜水性丙烯酸重防腐涂料。

水性涂料系統形成耐水涂層所需要的時(shí)間
　　為了能夠在所有氣候條件下安全地使用水性重防腐涂料系統，最重要的是，精確地測出親水涂料系統在什么時(shí)候達到足夠的耐水性能。換句話(huà)說(shuō)，在任一季節使用水性涂料時(shí)，我們需要知道涂料施工完畢后，涂層需要多長(cháng)時(shí)間才能應對大雨、冷凝、降雪、結冰等氣候條件。

　　因此，我們試驗了一個(gè)典型的水性涂料系統，即???????? 120?? 微米干膜厚度的水性環(huán)氧底漆和80 微米干膜厚度的水性苯乙烯-丙烯酸面漆，在溫度 23℃和 30℃，相對濕度 30，50，70％環(huán)境下，放置到 Termaks 氣候室中干燥。底漆干燥 2 小時(shí)或 4 小時(shí)后，取出重涂面漆，再干燥 2 小時(shí)或 4 小時(shí)后，最后在以下三種條件下干燥：
a） 在 10℃，相對濕度分別為 30，50 和 70％的 Termaks 氣候室干燥
b） 一月份的挪威北部，室外 half-roof 下
（-2℃-4℃，相對濕度 80-100％，每天中午測量）
c） 一月份的挪威北部，無(wú)加熱設備的室內環(huán)境
（3-8℃，相對濕度 52-76％）

　　涂料系統經(jīng)過(guò) 24 小時(shí)和 7 天干燥/固化后，我們對涂料系統進(jìn)行 Sa 2.5 級噴砂清理鋼上附著(zhù)力試驗，用刀 X 劃線(xiàn)（ISO 2409）。

　　對于干燥條件 a），先在 23℃或 30℃下干燥 2＋2 小時(shí)，再干燥/固化 24 小時(shí)的涂料系統的附著(zhù)力相對較低，而干燥/固化 7 天的涂料系統的附著(zhù)力較好；先在 23℃或 30℃下干燥 4＋4 小時(shí)，再干燥/固化 24 小時(shí)的涂料系統具有良好的附著(zhù)力。對于干燥條件 b)，只有先在23℃或 30℃下干燥 4＋4 小時(shí)，再干燥/固化 7 天的涂料系統才達到良好的附著(zhù)力，其它所有的干燥條件都只能得到較低的附著(zhù)力。對于干燥條件 c），先在 23℃或 30℃下干燥 2＋2?????? 小時(shí)，再干燥/固化 7 天的涂料系統具有良好的附著(zhù)力；先在 23℃或 30℃下干燥 4＋4 小時(shí)，再干燥/固化 24 小時(shí)的涂料系統也能達到良好的附著(zhù)力。

　　這些試驗結果表明，即使在惡劣的室外干燥條件下，一年中任一季節，使用短的重涂間隔，水性涂料系統都有可能獲得良好的附著(zhù)力。如果要在冬季使用短的重涂間隔，我們建議在涂料系統暴露到結冰或冷凝條件前，先在 23℃或 30℃下干燥 4-8 小時(shí)。注意在干燥條件b）下，夜間溫度低于零下4℃。一旦涂層的水分蒸發(fā)出來(lái)，涂層就會(huì )發(fā)生聚結。前期的附著(zhù)力試驗表明涂料系統可以使用在惡劣的氣候條件下。所以在 24 小時(shí)干燥后，沒(méi)有完全固化的環(huán)氧涂料系統也能有足夠好的附著(zhù)力。當我們比較上面提到的水性涂料和溶劑型丙烯酸面漆及環(huán)氧底漆的表面干燥時(shí)間和重涂時(shí)間時(shí)，我們可以看到，在溫度???????? 5，10，23 和 40℃下，這些干燥時(shí)間是具有可比性的（參考表?? 5）。請注意，我們測定水性涂料系統的干燥時(shí)間時(shí)，涂料系統的干膜厚度和相對濕度都比溶劑型涂料系統的大。

　　我們也對使用在廢料容器上的水性丙烯酸涂料系統進(jìn)行了相似的試驗，該系統包括 100微米干膜厚度的水性乙烯基-丙烯酸底漆和 50???????? 微米干膜厚度的水性苯乙烯-丙烯酸面漆。我們的試驗目的是，找出室內涂裝水性丙烯酸涂料的容器需要干燥多長(cháng)時(shí)間才能放置到不同天氣條件的室外環(huán)境。我們使用了模擬 Scandinavia 南部春夏秋冬的四種天氣條件，即溫&濕、溫&干、冷&濕和冷&干。從表 6 可以看出，在任一季節，水性涂料系統（底漆＋面漆）能夠放置到室外環(huán)境之前需要 7 小時(shí)的強制性干燥時(shí)間。而類(lèi)似的溶劑型丙烯酸涂料系統（底漆＋面漆）需要 6.5-12??????? 小時(shí)的干燥時(shí)間，這意味著(zhù)用戶(hù)改用水性涂料系統可以減少施工時(shí)間和成本。

　　在上面的分析中，我們對水分蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，主要是因為我們假定高沸點(diǎn)共溶劑在涂層中的停留時(shí)間比水長(cháng)。但是水性涂料的成膜過(guò)程是復雜的，我們可以選擇多種共溶劑（7，8）來(lái)增加高聚物顆粒的溶解。一些共溶劑，如異丙醇，能夠和水形成共沸混合物，從而降低混合物的沸點(diǎn)，有利于水分的蒸發(fā)。其它的一些共溶劑，如丙稀乙二醇甲基酯、丙酮或甲基乙基甲酮，蒸發(fā)速度太快，對水性涂料的成膜過(guò)程沒(méi)有任何幫助。尤其是在溫度低和相對濕度大的條件下，這些共溶劑會(huì )在水完全蒸發(fā)前揮發(fā)掉，導致涂層成膜不完全，水和溶劑可以滲透到涂層中。對熱塑性較大的丙烯酸涂料，使用的最典型共溶劑是部分水溶和完全水溶的共溶劑混合物。表 7 列出了一些水性涂料的共溶劑（綠色）和一些溶劑型工業(yè)涂料的共溶劑（藍色）。從表 7 可以看出，我們有可能選擇蒸發(fā)速度和溶劑相同的共溶劑。

　　值得注意的是，水的表面張力比溶劑高。所以我們要在涂料中添加表面活性劑來(lái)降低涂料的表面張力，但這樣會(huì )降低涂料的耐水性能，如果過(guò)早暴露到雨水、冷凝、降雪等環(huán)境中，涂料會(huì )產(chǎn)生起泡。對適合重防腐的水性苯乙烯-丙烯酸面漆而言，由于顏料中表面活性劑的含量很高，加入顏料會(huì )劇烈地降低涂料的耐水性能。所以我們設計了一個(gè)特別的調色系統來(lái)保證彩色面漆優(yōu)異的耐水性能。

法規和技術(shù)促進(jìn)水性防腐涂料的發(fā)展

　　毫無(wú)疑問(wèn)，適合鋼鐵防腐的水性涂料是未來(lái)防腐涂料的歸宿。日益增加的健康、環(huán)境和涂料共業(yè)的壓力使人們可獲得的技術(shù)越來(lái)越少。在歐盟和北美自由貿易協(xié)定的國家中，隨著(zhù)人們更多地關(guān)注建筑和工業(yè)涂料的揮發(fā)性有機物含量，低固含量涂料將會(huì )被無(wú)溶劑涂料、高固體分涂料和水性涂料代替。對于一些強烈溶劑，如二甲苯和含?????? 20％致癌乙基苯的溶液，鑒于它們的健康危害性，人們會(huì )禁止使用二甲苯和其它產(chǎn)生臭氧潛能的溶劑。二甲苯是制備高固含量環(huán)氧涂料和環(huán)氧乳香涂料的重要溶劑。在大多數的重防腐領(lǐng)域，無(wú)溶劑環(huán)氧涂料技術(shù)是不實(shí)用的，因為它在 5℃下，干燥和重涂時(shí)間很長(cháng)，防腐性能也不及溶劑型高固體分環(huán)氧涂料和水性環(huán)氧涂料。另外，大部分的高固體分環(huán)氧涂料和無(wú)溶劑環(huán)氧涂料使用低分子量環(huán)氧樹(shù)脂，這些環(huán)氧樹(shù)脂會(huì )對用戶(hù)產(chǎn)生過(guò)敏。實(shí)際上，在某些國家，環(huán)氧樹(shù)脂接觸過(guò)敏和涂料工人暴露于強烈溶劑所引起的健康問(wèn)題正威脅著(zhù)這項職業(yè)的人員招聘工作。在歐盟和Scandinavian 地區的一些國家，替換原則是一個(gè)法律性的規則，它要求用戶(hù)在選用產(chǎn)品時(shí)考慮是否還有其它可選的產(chǎn)品或化合物，這些產(chǎn)品或化合物會(huì )減少公司或個(gè)人的健康、安全和環(huán)境風(fēng)險。如果存在這樣一種替代產(chǎn)品，而且它不會(huì )增加不合理的成本和麻煩，公司或個(gè)人就應該使用它。2000 年 1 月，挪威把替換原則納入了產(chǎn)品控制法。如果這個(gè)法律在歐盟和Scandinavia地區實(shí)施，使用溶劑型防腐涂料的公司或個(gè)人就要向當局提交證明文件，例如證明使用水性涂料成本高和不方便。公司或個(gè)人很難提交這樣的文件。我們相信，環(huán)保法規的實(shí)施和防腐技術(shù)的改進(jìn)是平行發(fā)展。水性防腐涂料的早期應用不是很成功，因為當時(shí)的產(chǎn)品不夠好，人們也沒(méi)有認識正確使用水性涂料的方法。自那以后，我們已經(jīng)在技術(shù)方面取得了很大的進(jìn)展，我希望本文可以讓你知道水性防腐涂料可以做到什么，不能做到什么。歐盟和北美自由貿易協(xié)議的國家環(huán)保法規的實(shí)施，以及歐盟涂料協(xié)會(huì )（CEPE）建議的防腐涂料的揮發(fā)性有機物含量限額（克/升）將會(huì )改變溶劑型防腐涂料的使用情況。從圖 5 也可以看出，減少有機涂料的揮發(fā)性有機物排放的規范分為幾個(gè)階段。

　　到 2010 年，歐盟將會(huì )實(shí)施揮發(fā)性有機物和其它危害健康和環(huán)境化合物的國家排放限值（NEC），國家排放限值規定了每個(gè)歐盟國家允許排放的最高噸數。歐盟的溶劑排放指令（SED）的目標是，到 2007 年，減少 67％（與 1990 年的數據相比）的工業(yè)過(guò)程（包括涂料工業(yè)）中溶劑的排放量。歐盟和北美自由貿易協(xié)議的一些國家已經(jīng)實(shí)施了揮發(fā)性有機物規則（法國，葡萄牙、德國、意大利和荷蘭）。美國已經(jīng)在 1998 年實(shí)施了聯(lián)邦建筑和工業(yè)涂料維護規則（AIM）中的揮發(fā)性有機物限制規則，到 2005 年會(huì )實(shí)施進(jìn)一步的限制。美國有幾個(gè)州的揮發(fā)性有機物規則/限值比聯(lián)邦規則更加嚴格，如加利福尼亞州、Delaware、Maryland和 Pennsylvania。歐盟涂料協(xié)會(huì )的防腐涂料施工部對產(chǎn)品部建議使用克/升的揮發(fā)性有機物限制單位，歐盟已經(jīng)對汽車(chē)涂料（VR）和裝飾性涂料使用了這樣的限制單位。我們也有理由推測，海洋涂料施工部也會(huì )跟進(jìn)歐盟涂料協(xié)會(huì )（CEPE）的防腐涂料的限制方法。

結論
　　本文著(zhù)重討論了水性丙烯酸涂料、環(huán)氧涂料和無(wú)機硅酸鋅涂料的優(yōu)點(diǎn)和局限性。加速試驗結果和許多應用例子證實(shí)了水性涂料技術(shù)的適用性?？偟膩?lái)說(shuō)，水性涂料的使用會(huì )在未來(lái)幾年得到較快的增長(cháng)。我們相信，有必要對水性重防腐涂料的用戶(hù)進(jìn)行教育，增信釋疑，確保第一次就能正確地完成施工任務(wù)。水性涂料的使用規則不同于溶劑型涂料，用戶(hù)需要適應這種規則。水性防腐涂料的施工時(shí)間短，可使用單涂層從而節省了涂料成本。加速試驗結果和許多成功應用例子證實(shí)了水性重防腐涂料的良好性能。毫無(wú)疑問(wèn)，水性涂料的優(yōu)點(diǎn)遠遠超過(guò)了它的缺點(diǎn)和局限性，所以我們有充分的理由使用它。