Chem366—— 关于水性热反射船壳涂料的研究研制

王晓，郭年华，刘志，宋庆功，杨恺君

    （海洋化工研究院，山东青岛266071）

    摘要：研制了一种水性太阳热反射型船壳涂料，考察了不同的基料、相同的隔热颜填料和颜基比对涂层耐介质性能的影响。采用光反射率表征了涂料对可见光、红外光的反射性能。结果表明，以水性聚氨酯树脂为成膜基料，以钛白粉、云母粉、空心陶瓷微珠为隔热功能颜填料，再加上水及助剂等，制备出的涂层与同样体系的溶剂型热反射船壳漆对可见光和近红外光的反射率基本相同。

关键词：水性涂料；热反射；船壳漆

      1. 引言

热反射涂料对于降低船体的表面温度，改善船上的工作环境具有重要意义，同时，应用热反射隔热涂料还可以显著降低舰船表面的升温速率，能经受太阳光的曝晒、风雨盐雾和大气的侵蚀，对整个船体的钢结构系统具有重要的保护作用[1-2]。国内市场上的热反射涂料基本为溶剂型，虽然溶剂型热反射涂料对太阳能的热反射率较高，隔热效果最好，但随着人们环保意识的增强，迫切需要发展无污染、同时具有良好热反射效果的水性涂料。本文主要研究探讨不同树脂、不同介质种类对水性热反射涂层性能的影响。

      2. 试验部分

2.1基本配方

水性热反射船壳涂料的基本配方见表1。

表1 水性热反射船壳涂料配方

2.2制备工艺

将各原料按配方量加入到砂磨机中，高速搅拌1h后，再研磨2h，当细度达到要求后过滤、包装。

2.3检测方法

涂料的黏度、细度、固体含量、遮盖力、流平性、流挂性和涂膜的厚度、附着力（划圈法）、柔韧性、冲击强度、耐蒸馏水、耐盐水、耐油水混合物、耐紫外光老化分别按相应的国家标准进行检测。热反射性能用JFB-1便携式反射率测定仪进行测定。

      3. 结果与讨论

3.1 涂膜的力学性能

不同水性树脂热反射涂料的力学性能见表2。

表2 不同水性树脂热反射涂料的力学性能

表2中PUA801是普通水性聚氨酯树脂，PUA802是有机氟改性水性聚氨酯树脂，PUA803是有机硅改性水性聚氨酯树脂。在相同的试验条件下，801的附着力较好，802和803的附着力较801差一些，802的抗冲击性能较强，与有机氟改性聚氨酯树脂后其整个分子链的柔韧性增强有关，水性聚氨酯树脂涂膜的柔韧性很好。通过控制分子链段中软硬段的比例可以调节涂膜的柔韧性，从而调整水性聚氨酯涂膜的硬度为B~3H。

3.2 涂膜的耐水性能

不同水性树脂涂料的耐蒸馏水性能见表3。

表3 不同水性树脂涂料的耐蒸馏水性能

从表3可以看出，PUA801、802、803的耐蒸馏水性能很差，PUA903和PUD的耐蒸馏水性能较好，可以基本上满足水性热反射涂料对耐蒸馏水性能的要求。PUA801、802、803耐蒸馏水性能较差的原因可能是涂料中的部分水分还未从涂层中挥发到空气中，或者被多孔性基材吸收就突然加热干燥，不易形成连续性的涂层。由于大多数水性聚氨酯涂料是以含亲水性的聚氨酯为主要固体成分，且有时还含水溶性高分子增稠剂，涂膜干燥后若未形成一定程度的交联，则耐水性不佳[4-5]。PUA903和PUD耐蒸馏水较好的原因可能是交联度较高，涂膜致密抗蒸馏水性能较好。

3.3 涂膜耐海水性能

不同水性树脂涂料的耐海水性能见表4。

表4 不同水性树脂涂料的耐海水性能

从表4可以看出，水性聚氨酯PUD涂膜的耐海水性能明显优于耐蒸馏水性能，30d后也不出现气泡。原因可能是涂膜本身就是一种渗透性介质，海水中的离子浓度与涂膜中的离子浓度基本相当，不会发生渗析与反渗析，因而涂膜的耐海水性能较耐蒸馏水性能好；双组分聚氨酯PUA903涂膜比单组分聚氨酯PUA801、802、803涂膜的耐海水性好，双组分聚氨酯PUA903是通过硅烷偶联剂来提高涂膜自身的交联度，从而提高了水性聚氨酯涂膜的耐海水性能。这也是提高水性涂膜耐介质性能的方法之一。

3.4 涂膜耐油水混合物性能