国外船舶防污涂料的研究及其发展趋势.pdf

造船技术2011年算4期(总第302期)
国外船舶防污涂料的研究及其发展趋势
虞子森,扈伟太,秦秀敏
上海船舶工艺研究所,上海200032)
抛光防污漆和其他功能性防污漆。虽然这些防污涂
提嬃阑述了回外船舶防泞涂料的发展历史,料在化学组成和防污机理上有较大突破,但是仍然
指出无毒低隶面能防污涂籵及复合型多功能保防污
是有毒防污漆。它们是由毒成分与各种聚合物粘接
涂料将是今后船船防污技求研发的重点和发辰趁勢。
剂混合而成,利用有成分的释放和毒杀,阻止海洋
针对氧烷和聚碘氟树脂基材的船拍元毒低表西能
生物在钢质船舶表面附着和污损。不同的是防污漆
保型防污涂料的倪点及其今后发展进行了分析
中有毒成分的释放机理决定了防污涂料的应用、作
论速
关词船舶防污涂料海洋生物低表面能
用和使用寿命。
氯硅树脂
19世纪中叶至20世纪中叶的防污漆种类
中图分类号U66
文献标识码A
防污漆主要成分
产品类型初用年代
前言
接剂料/杀或?
工艺
亚麻油
杀虫剂
b、据統计,海洋中有400多种海洋生物,其中有初始防「19世纪中叶「焦油、天氧化录若接剂
血胶滑漆、钢、砷或分做在
00多种海洋生物能附着在船体底部,生长发育、污
然树脂
定居繁殖。海洋生物在船体的附着、集聚不仅增加
开始使
其他同
防污滚
了船体总体重量还使船体表面变得粗,给船舶造用绝缘
上,开
涂在底
成航行阻力,增加船体动力及燃油消耗。据不完全底
始使用铜、种或漆上,
统计,当船底污损面积达5%时,燃油消耗将增至防污」1847年「漆作氧化秉不与钢
料涂在
为防锈
板直接
10%;船底污损面积达10%时,燃油消耗将增至底漆上
底漆
接触。
20%;而当船底污损面积达50%时,燃油消耗增至
与Mo
40%,这不仅提高了航运成本,还造成重大的经济“热塑
180年金属皂化「硫酸铜
损失。
物、松香1铜化合物「防污涂
料相似。
船舶防污涂料的研发、使用至今已有3000年
的历史。历史上船舶第一次使用防污涂料出现在
采用、
防污「1863年焦油
氧化铜苯化合
19世纪中叶,该防污涂料是将铜、砷、或氧化汞等毒
物
性试剂分散在亚麻油、虫胶或松香等天然油胶中制
蒂防锈
成。随着钢船的出现,船舶的防污不再采用古代木的防污「19世纪宋
虫胶底滚各种系各种虫
和防污澳!虫剂
胶漆
船最初由木、铜、铅、锌等各种材质制成的防污护板
方法,人们开始采用毒性较大的化合物与沥青、天然
红色氧化
料,并开始采用松节油、苯及燕等防污涂料稀释剂,法
A级“弹
聚合物粘接剂配制而成的相对轻巧的船防污涂
108~-1926年性虫胶清「表或氧化
锌,锌粉
和印啶红
见右表。
220世纪后半叶船舶防污涂料研发
2.1漆可溶性防污漆
漆膜可溶侏防污漆的基材和粘接剂主要是松香
20世纪后半叶,用于钢船的防污系列产品主要脂及其衍生物,其中接人毒性颜料,如氧化铜、氧化
有漆膜可溶性防污漆、漆膜不溶性防污漆、有机锡自铁,或氧化锌,之前还使用冲和汞。这些防污漆在
20世纪50年代开发,在海水中溶解,机械强度很
作者介:虞子森(1948-),男,研究员
低,仅容许加入少量生物可溶性材料,漆膜较。由
万方数据
虞子森,等因外船拍防污涂料的及其发展她势
于在使用过程中常遭腐蚀,该防污漆膜的最长使用释放区城不断增大,同时使得共聚物防污漆膜变脆,
寿命不超过12~15个月。
易被海水侵蚀,防污涂层由此产生新的可释放有
这类防污漆的主要优点是能应用于光滑的沥青成分的新鲜表面(自抛光效应)。
基底漆上,主要缺点是粘接剂容易被氧化和被油污
自抛光防污漆通常通过配方调整,将自抛光速
即涂有这些防污滚的船舶在进入千船坞后,应尽快率控制在每年5~20m,在船舶干船坞停放时间可
人水,避免被空气中的氧气氧化。另外在静止状态延长到5年以上。
下它们较弱的杀虫活性,不适合用作低速航行的2,4其他防污漆与防污技术的研发
船只。
其他如试验采用铜合金包复、衅或镉及其合金
2.2漆膜不溶性防污漆
的金属涂层,其中镉及其合金的金属涂层采用火焰
这类防污漆用高分子树脂为粘接剂,如丙烯酸喷涂技术,漆膜中的有毒成分如砷、镉化合物在阳极
、乙烯基树脂或氯化橡胶。由于它们具有良好的溶解。针对锌涂层中银/氯化银电极,施加-1050
机械强度,能够掺入较高含量的毒性物质,毒性物质m电压或在镉涂层中施加一750m电压,金属涂
粒子间可以互相接触,然后慢慢释放。由于粘接剂层就会释放锌、镉或砷有毒元素。释放量与电流密
不溶于海水,当粘接剂中所含的毒性物质释放时,海度10pA/cm2的数量级成正比
水通过毒性物质释放后留下的孔隙向内部护散,继
Matsunaga Lim和 Nagaiarna等人怀着相同目
续溶解内层有毒粒子。随着有毒粒子在防污漆膜中的,最近采用物理电弧喷涂沉积法将氮化钛涂于钢
的所处位越深,释放速率随时间逐渐下降,防污效板上,他们使用相当于银/氯化银电极电位的1和
果也越来越差。同时,涂层形成的蜂窝结构使涂层一0,6电压,阻止了海洋生物在钢板上的附着。在其
表面逐浙变得粗,易于沉积海水中的污物,从而阻他防污研究中,值得一提的是涉及不同辐射类型如
碍春性物质释放。这类防污漆的使用寿命一般在声和紫外线辐射磁场、甚至包括从高温到深冷的热
12~24个月。基材不溶性防污漆在应用上有局限辐射的压电防污涂料
性,不适合某些船舶的使用
在这些防污涂料中,由于所用的高分子材料粘3无TBT船用防污涂料的研发
接剂的化学惰性,如抗氧化和光氧化稳定性,这类防
鉴于高效、多用途TBT自抛光防污漆对环境的
污漆在干船坞中使用时,存在的问题较少。
破坏作用,2001年10月,国际海事组织考査了TBT
2.3TBTーSPC自抛光防污潔
对海洋环境的副作用后发出禁令,从2003年1月起
自抛光防污漆可用于钢船和铝船,该防污滚以国际海事组织(IMO)禁止生产这类涂料,从2008年
丙烯酸共聚物为基材,有机锡(TBT)基团在聚合物1月起更是不准该涂层存在于船舶之中。油漆生产
主链的酯基上,聚合物溶于海水。由于聚合物溶解商于是被迫急于研究和开发新的对环境更友好的船
可控制在分子水平,因此这类防污漆就产生大家熟舶防污漆。
知的自抛光效应。除此之外,毒杀剂在聚合物内部
目前已有三类不含TBT有毒成分的防污产品
反应,防污漆中的毒性颜料,如氧化铜,在海中不管上市,虽然并不是十分理想,但可以满足环保要求。
什么条件下都能保持较高的防污效果。
它们是可控制消耗防污潹、不含有机锡自抛光防污
船舶浸入水中,可溶性颜料粒子与海水接触后,漆和混合型防污漆,如最近开发的含氧化铜和复合
开始溶解,与基材不溶性防污涂料不同的是TBT丙有毒成分的防污漆。
烯酸酵和甲基丙烯酸甲酩共聚物是僧水材料,水无
不含TBT的漆膜消蚀可控防污涂料
法穿透防污漆膜,进人潹膜内