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新型船舶防污防腐涂料研究开发方向
2014-07-15 16:24:52
作者:

船舶航行的海洋环境是非常严酷的腐蚀环境,腐蚀情况对船舶的运营寿命和航行性能产生了非常重要的影响。为了最大限度的防止或减缓船体材料的腐蚀,船舶从设计到制造,采取了各种防护方法,如船体涂装防护涂料、加易胜博备用网易胜博app或电防腐、使用不易腐蚀的船体材料等。其中,涂装材料是应用中最广泛、最便捷的防护手段。

    1、船舶涂料的类型和使用

    根据船舶腐蚀的各种情况及各部位对防护要求的不同,经过多年的研制和应用,船舶涂料形成了自己的体系,主要分为防锈底漆、船体面漆、淡水舱涂料、防污涂料及特种涂料这几个方面。

    1.1船用防锈底漆

    船舶用防锈底漆传统上按照使用区域不同分为舱内漆和外板漆。过去造船普遍采用氯化橡胶体系作为防锈底漆,而对于花钢板下部及压载舱等腐蚀情况较为严重的区域,则普遍采用沥青底漆作为防护。

    按照使用性能来看,氯化橡胶底漆具有涂装性能优良、涂膜成型较好、可复涂的优点,而且价格较为低廉,因此得到了广泛的应用。但由于氯化橡胶底漆具有易老化、有毒性的缺点,只能作为一种低档涂料。目前大部分被丙烯酸底漆和环氧底漆所取代,只在修船上还少量使用。随着技术的发展,如今改性环氧涂料有全面替代防锈底漆的趋势,而性能更为优越的纯环氧底漆也在新造船商使用广泛。

    由于沥青对海洋环境存在污染,从20世纪90年代后期,国际上已基本禁止使用环氧沥青涂料作为防腐涂料使用,国际上沥青涂料和焦油环氧涂料已基本停产。但由于沥青防腐性能优良,且国内法规要求不严格,国内厂家还在生产相关产品。

    舱内非重要部位的防锈底漆过去采用较多的是铁红醇酸底漆,现在仍在广泛使用。但由于其中主要组成部分——红丹粉具有毒性,对船员的生活和健康存在影响,现在各国已达成共识,今年内取消铁红底漆。现在含锌的醇酸底漆已经在造船上使用,效果良好。

    1.2船体面漆

    船体面漆分为水线漆、干舷漆、上建漆、甲板漆和舱内面漆等部分。

    过去传统造船通常采用氯化橡胶面漆作为外围漆,而由于氯化橡胶面漆易老化的先天不足,后来逐渐被病死算面漆所取代。而丙烯酸面漆由于存在容易粉化的缺陷,近年来新造船使用的较少,现在造船商普遍采用的是环氧面漆和聚氨酯面漆。聚氨酯面漆具有硬度高、色泽好、保光性强的诸多优点,正成为船舶面漆的主打产品。而且,由于面漆的性能得到了提高,现在外用面漆部分区分越来越不明显,有逐步统一的趋势。

    由于面漆的颜料中含有有毒的铬酸盐,已被明令禁止使用。目前,代替的颜料价格较为昂贵,且保色性还有待提高,色彩鲜艳的面漆还主要集中在几个国际品牌中生产,国内厂家的能力不足。

    1.3淡水舱涂料

    过去传统造船淡水舱是采用涂膜水泥的方法防护的。采用水泥防护对水质没有影响,但水泥存在空隙多、易开裂的缺点,对钢板锈蚀的防护差强人意。现在新造船普遍采用淡水舱漆进行淡水舱的涂装。

    淡水舱涂料目前普遍采用的是纯环氧涂料,有高固体分和无溶剂环氧涂料两种,后者对施工的设备和技术水性要求很高,小型船舱一般很少使用。目前从使用情况来看,普遍存在施工苦难、气味去除不彻底的情况,淡水舱的水质得不到很大提高,最多作为生活用水,很难达到饮用水标准。

    高档的淡水舱涂料目前国内生产较少,一般都需要进口。不仅供货周期唱,而且高档涂料的施工条件苛刻,对环境温度、湿度、通风条件、除锈水平、喷涂设备要求较高、中小型船厂就算按照船东要求施工,采用高档淡水舱涂料,也很难达到涂料应具备的性能要求。

    1.4防污涂料

    为了防止船体海生物附着对船体产生生物腐蚀和影响航速,船体水下部分普遍采用防污涂料抑制海生物发展。过去传统采用防污涂料是使用含砷、镉、铅、锡的化合物对海生物造成杀伤,但这些化合物通过海生物进入人体,对人体的健康产生了严重的危害。目前国际上已经明令禁止上述成分的防污涂料在船舶上使用。

    目前船舶上采用的防污涂料是采用氧化亚铜作为防污剂的防污涂料,分为长效防污涂料和自抛光防污涂料两种。前者施工结束后必须尽快下水,否则开裂,后者则没有这些限制。从使用情况看,长效防污涂料适合于在航率不高的船舶和海上设施使用,而自抛光防污涂料适合航速比较快、在航旅高的船舶。由于氧化亚铜仍然对人体存在毒性,国际上只是让其作为一个过渡产品存在的,未来将逐步禁止使用。新一代的防污涂料研制已经提上日程,但从面市的产品来看,存在价格昂贵、施工困难和使用范围狭小的缺点,难以适应大规模造船的要求。

    1.5特种涂料

    特种涂料是随着近年来船舶市场的发展而逐渐推广是用的,包括油舱涂料、防火涂料、化学品舱涂料和耐高温涂料。这些涂料的使用普遍要求进行特种涂装作业,对施工条件要求较高,大多数情况下根据舱室的具体情况和装载物的不同进行定制生产。

    目前普遍采用的特种涂料主要使用环氧树脂作为基体添加对应特殊要求的添加剂如油舱的耐油颜料生产而成。而通用的乃问涂料采用铝粉作为添加剂达到一定的耐温效果。而对于条件苛刻的环境,则需选用特殊的涂料系列,如采用硅酮涂料作为耐高温段涂料使用。

    2、船舶涂料的发展方向

    随着世界海洋工业的迅速发展和环境保护法对船舶工业的影响,船舶涂料今后可持续发展方向重点开发高性能及环保型涂料。

    2.1低表面处理防锈涂料

    船舶及海洋设施有许多狭小紧密或不能搬动的部件,维修是往往难以进行彻底的表面处理,正常处理后仍带有不同程度的锈蚀物,并常处于高度潮湿及带油油舱维修中的状态,需要一种在恶劣表面可直接进行涂装的高性能低表面处理涂料,这种涂料不但可以减轻表面处理的压力,避免预处理对环境造成的污染,并可节约大量维修费用。

    2.2高性能无公害防锈颜料和填料

    钝化性或缓蚀型船舶涂料一般使用含铅、铬等重金属的防腐颜料,这些颜料有一定的毒性。为此,研究开发一直钢铁腐蚀的新型活性颜料,如磷酸锌、磷酸钙、钼酸钙以及其他含磷化合物等;新型的三聚磷酸铝、四氧化锰和铁氧体作为防腐蚀活性颜料也有极佳的防腐效果。

    2.3超耐候性面漆

    有机硅树脂涂料的耐候性和耐久性极好,一般可使用10~20年或者更长的时间。

目前开发的改性有机硅树脂涂料主要有:有机硅醇酸树脂涂料、有机硅橡胶改性聚氨酯涂料、丙烯酸有机硅树脂涂料等。

    2.4无溶剂涂料
无溶剂环氧涂料具有一次成膜、便于喷涂、可常温固化、边缘覆盖性好、防腐蚀性能优异等特点;而无溶剂聚氨酯涂料的性能更为出色,具有易施工、无针孔、耐候、机械性能优良的优点。由于施工过程中无有机溶剂挥发,不仅涂料厚度计防腐效果得到保障,而且液舱内部施工安全性明显改善。

    3、船舶防污涂料的发展方向

    目前,新型防污涂料的研究开发主要采用4条线路;改变涂层表面的物理化学特性,如低表面能防污、高吸水不稳定表面防污、表面植绒防污等;采用生物化学和仿生防污方法;开发新型无毒防污剂,进一步发展自抛光防污涂料;点解海水防污涂料,离子交换树脂型防污涂料等。

    3.1低表面能涂料

    这种涂料基于涂层的低表面能特性发挥防污作用。涂料表面具有低的表面能,海洋生物难于附着或者不牢,船舶航行时在水的剪切力作用下可以使附着生物接触,或利用专门的清理设备很容易地将附着生物去除,从而达到防污目的。目前,此种涂料已有产品面市。

    3.2生物化学防污剂及仿生涂料

    生物化学防污剂及仿生涂料概念源自人们对海洋生物天然的防附着特性的认识,海洋生物如海豚、海蟹等长期置身海水,但没有附着生物粘附。研究发现,海洋生物通过分泌一种对附着生物有避忌或抑制作用的特殊化学物质,或者通过特殊的表面邢台,避免其他海洋生物在体表附着。依据这些机理,人们研制开发了仿生防污方法。目前存在的主要问题尚不清楚,且天然防污剂产量少,难以人工合成。

    3.3海水电解导电涂料

    海水电解导电涂料的工作原理是以导电涂层为易胜博app,船壳钢板为阴极,当微小电流通过时,会使海水电解,产生次氯酸钠,借此达到防止海洋生物在船壳表面附着的墓地。为提高导电涂料的使用寿命,研究人员对导电防污涂料配制所用的树脂、导电填料和固化剂等展开了详尽的研究。

    3.4无毒防污和新型自抛光涂料

    海洋污损生物适宜在pH值为7.5~8.0的微碱性海水生长。由此,开发出以高酸值树脂或添加高酸性防污剂制成的防污涂料,涂膜表面呈酸性,形成不合适海洋生物生长的微环境,从而达到驱赶和防潮的效果。

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