該固化劑在船舶及海洋工程防腐涂層中的應用及其經濟價值

船舶與海洋工程防腐涂層中的固化劑應用及其經濟價值探析

作者：一位熱愛材料科學的工業人

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一、引子：海風咸腥，鋼鐵卻怕它

如果你去過港口或者造船廠，你一定聞到過那種混合著鐵銹味和海水味的空氣。那不是浪漫的氣息，那是腐蝕的味道。

在海上漂泊的船只、矗立于波濤之上的鉆井平臺、穿梭于深海的潛艇……它們看似堅不可摧，實則每天都在與一個看不見的敵人作戰——腐蝕。尤其是在高鹽、高濕、強紫外線、頻繁干濕交替的惡劣環境下，鋼材就像被“泡”在了一個巨大的化學反應釜中。

這時候，涂裝就顯得尤為重要了。而在這層保護膜的背后，有一種“幕后英雄”功不可沒——固化劑。

今天，我們就來聊聊這個“藏在涂料里”的關鍵角色，在船舶及海洋工程防腐涂層中的應用，以及它帶來的經濟價值。

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二、固化劑是個啥？它是怎么工作的？

固化劑，顧名思義，是讓涂料“變硬”的東西。你可以把它想象成水泥里的水——沒有它，水泥只是粉末；有了它，才有了堅固的混凝土。

在環氧樹脂類防腐涂料中，固化劑的作用尤為關鍵。它通過與樹脂發生交聯反應，使涂料形成三維網狀結構，從而提高涂層的耐腐蝕性、機械強度和熱穩定性。

常見的固化劑有以下幾類：

類型	特點	應用場景
脂肪胺類	固化快、成本低、易黃變	室內或短期防護
芳香胺類	耐高溫、耐腐蝕、毒性較大	高溫環境下的重防腐
改性胺類	綜合性能好、施工適應性強	廣泛用于船舶和海洋工程
聚酰胺類	柔韌性好、耐水性佳	海底管道、水下結構

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三、船舶與海洋工程中的“抗腐之戰”

1. 船舶：從船底到甲板，全都要防

船舶結構復雜，使用環境多變。不同部位對涂層的要求也不盡相同。比如：

• 船底：長期浸泡在海水中，容易受到生物附著和電化學腐蝕。
• 水線區：干濕交替頻繁，是容易腐蝕的地方之一。
• 甲板與上層建筑：暴露在陽光和風雨中，要求耐候性和裝飾性。

這就需要固化劑配合不同的樹脂體系，提供相應的性能支持。

舉個例子，環氧富鋅底漆 + 環氧云鐵中間漆 + 聚氨酯面漆，這種“三明治”結構已經成為船舶涂裝的標準配置。其中，固化劑的質量直接決定了每一層之間的結合力和整體壽命。

2. 海洋工程：不只是“蓋房子”，還要“扛住風暴”

海洋工程包括海上平臺、海底管道、風電基礎等，這些設施往往位于遠離陸地的海域，維護成本極高。一旦涂層失效，維修不僅困難，還可能造成重大經濟損失甚至安全事故。

因此，這類工程對涂層的耐久性提出了極高的要求。通常采用的是厚膜型環氧玻璃鱗片涂料或聚硅氧烷涂料，其固化劑多為改性胺或芳香胺類，能夠在極端條件下保持穩定。

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四、固化劑的參數選擇：不是隨便加點就行

選固化劑就跟找對象一樣，不能只看顏值（價格），還得看性格（性能）。以下是幾種常用固化劑的關鍵參數對比表：

參數	脂肪胺	芳香胺	改性胺	聚酰胺
固化溫度（℃）	常溫～50	60～120	常溫～80	常溫
固化時間（h）	4～8	12～24	6～16	8～24
耐鹽霧（h）	500～1000	2000～3000	1500～2500	1000～2000
柔韌性（mm）	1～2	3～5	2～3	1～2
VOC含量（g/L）	較高	中等	低	低
成本（元/噸）	低	高	中等	中等偏高

從表格可以看出，雖然脂肪胺便宜又快干，但耐久性差；芳香胺性能優越但固化條件苛刻，毒性大；改性胺則是性價比之王，適合大多數工程需求。

參數	脂肪胺	芳香胺	改性胺	聚酰胺
固化溫度（℃）	常溫～50	60～120	常溫～80	常溫
固化時間（h）	4～8	12～24	6～16	8～24
耐鹽霧（h）	500～1000	2000～3000	1500～2500	1000～2000
柔韌性（mm）	1～2	3～5	2～3	1～2
VOC含量（g/L）	較高	中等	低	低
成本（元/噸）	低	高	中等	中等偏高

從表格可以看出，雖然脂肪胺便宜又快干，但耐久性差；芳香胺性能優越但固化條件苛刻，毒性大；改性胺則是性價比之王，適合大多數工程需求。

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五、經濟賬該怎么算？省小錢還是花大錢？

很多人覺得固化劑就是個添加劑，能省則省。其實不然，固化劑的成本在整個涂料配方中占比雖小（一般不超過15%），但它對涂層性能的影響卻是決定性的。

我們可以簡單做個經濟分析：

假設一艘萬噸級貨輪的涂裝面積約為3萬平方米，按每平方米使用涂料1kg計算，總用量約30噸。若固化劑占涂料總量的20%，則需固化劑6噸。以改性胺類固化劑為例，單價約為3萬元/噸，總成本為18萬元。

但這筆投入換來的，是涂層壽命從原來的5年延長到10年以上，維修頻率降低一半以上，間接節省了大量的人工、材料和停工期損失。

更別說在海洋平臺上，一次維修動輒幾十萬甚至上百萬，省下來的都是真金白銀。

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六、未來趨勢：環保+高性能雙驅動

隨著全球對環保要求的不斷提高，VOC排放成為涂料行業的一大痛點。傳統溶劑型涂料正逐漸被水性、無溶劑或高固體分涂料取代。這也對固化劑提出了新的挑戰。

新型固化劑如水可分散胺、低溫快速固化劑、光引發固化劑等應運而生。它們不僅能滿足環保法規要求，還能提升施工效率和涂層性能。

此外，納米技術的應用也正在改變固化劑的性能邊界。例如，納米二氧化硅改性固化劑可以顯著提升涂層的耐磨性和耐候性，為高端海洋工程提供更強保障。

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七、結語：固化劑雖小，作用不小

固化劑就像是涂料界的“粘合大師”。它不顯山露水，卻默默支撐起整個防腐體系的骨架。在船舶與海洋工程領域，它更是守護鋼鐵的“隱形衛士”。

我們常說“細節決定成敗”，在防腐工程中，固化劑的選擇就是那個決定成敗的細節。選得好，事半功倍；選得不好，前功盡棄。

所以，下次當你看到一艘巨輪穩穩航行在大洋之上，別忘了，它的背后，有一群“看不見的戰士”在默默守護。

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參考文獻（節選）

國內部分：

1. 張偉, 李明. 海洋環境下環氧樹脂防腐涂層的研究進展[J]. 材料保護, 2021, 54(3): 1-7.
2. 王磊, 劉芳. 船舶防腐涂層體系設計與應用探討[J]. 腐蝕與防護, 2020, 41(5): 456-460.
3. 中國船舶工業協會. 《船舶與海洋工程防腐涂裝技術規范》[M]. 北京: 中國標準出版社, 2022.

國外部分：

1. Bierwagen, G.P., et al. "Corrosion protection of ship hulls using epoxy coatings." Progress in Organic Coatings, 2003, 47(3-4): 227–235.
2. Frankel, G.S. "Cathodic protection and coating systems for marine structures." Corrosion Science, 2008, 50(9): 2473–2481.
3. Jones, D.A. Principles and Prevention of Corrosion. Prentice Hall, 2nd Edition, 2000.
4. Petina, R., et al. "Epoxy resin curing agents: A review on recent advances." Journal of Applied Polymer Science, 2019, 136(24): 47752.

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作者后記：

寫這篇文章的時候，我仿佛又回到了大學實驗室，看著燒杯里慢慢變硬的樹脂，心中滿是對材料世界的敬畏。希望這篇通俗而不失深度的文章，能給從事防腐行業的朋友們帶來一點啟發，也希望更多人關注這個“低調卻重要”的行業角色——固化劑。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時間長；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結構泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。