第一節(jié)  海洋防污涂料的簡介

海洋防污涂料是一種特種涂料，主要作用是通過漆膜中防污劑（毒料）的逐步滲出防止海洋生物的污損。但是，早先的防污涂料在抑制海洋生物附著的同時也對海洋環(huán)境造成了二次污染。（可研報告）

第二節(jié) 海洋防污涂料的種類及應(yīng)用

先進(jìn)的防污涂料技術(shù)主要源自歐美和日本，國內(nèi)主要是仿制國外，而且還相對來說在 研究 階段。以商業(yè)化的防污涂料主要分為兩大類：一是含殺蟲劑的防污涂料；二是不含殺蟲劑的防污涂料（或稱低表面能防污涂料，或污損釋放型防污涂料FRC）。

1. 含殺蟲劑的防污涂料

含殺蟲劑的防污涂料時當(dāng)前市場上最常用的，占據(jù)市場90%—95%。這類防污涂料又分為以下3種。

1) 水合型自拋光防污涂料

通過物理作用（受水流沖刷而溶解）拋光，無自平滑涂層表面的功效。防污涂料涂層主要是在均勻地減薄，同時因多孔皂化層的形成而新增微量粗糙度，增加航行時的摩擦力，會降低船速，逐漸增加油耗。

2) 水解型自拋光防污涂料

水解型自拋光防污涂料是在海水中通過化學(xué)反應(yīng)（離子交換型和純水解型）達(dá)到涂層拋光目的，有好的自平滑涂層表面的功效。不僅有效降低因涂裝技術(shù)產(chǎn)生的原始粗糙度。對于能進(jìn)行純水解反應(yīng)（如以丙烯酸硅烷基共聚物或甲基丙烯酸硅烷基共聚物為基料的水解型防污涂料）的防污涂料涂層，其船體表面在航運(yùn)過程中，會變的更光滑，可減少航行的摩擦力，進(jìn)而降低燃油用量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

目前市場上水解型自拋光防污涂料主要由以下類型：丙烯酸鋅樹脂；丙烯酸酮樹脂；硅烷化丙烯酸樹脂；羧酸鋅樹脂。

上述技術(shù)的主要機(jī)理都是逆酯化的水解或離子交換進(jìn)行化學(xué)分解。聚合物的本身是疏水性的，因?yàn)樗旧硎峭ㄟ^一個酯鍵而被束縛在功能基團(tuán)上的。當(dāng)聚合物浸入海水中時，酯鍵斷裂，留下羧酸鹽從而提高聚合物的親水性。

第三節(jié) 海洋防污涂料的特點(diǎn)

a) 具有線性、高彈性、流動性的骨架（產(chǎn)生不利于微生物附著）。

b) 有盡可能地彈性模量，以利于附著生物的脫落。

c) 在海洋環(huán)境中化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，對水解有足夠的抵抗能力，涂膜強(qiáng)度能阻止表面結(jié)構(gòu)被海水沖刷破壞。

d) 足夠厚的涂層，能確保海生物通過較低能量的剝離而非較高能量的剪切方式脫落。

e) 涂層表面達(dá)到分子水平的光滑。

f) 不含殺蟲劑。

現(xiàn)有有機(jī)硅防污涂料的缺點(diǎn)：

a) 涂層的固化取決于環(huán)境溫度和濕度。

b) 漆霧會污染其他船舶。施工時保護(hù)的費(fèi)用很高。

c) 涂層較軟，不耐用和易受機(jī)械算壞，特別是干濕交替部位。

d) 現(xiàn)有的技術(shù)不能避免細(xì)菌型和藻類海生物的生長，這些海生物的直徑可以達(dá)到1000μm。為了降低船殼的表面粗糙度，涂層表面必定定期地進(jìn)行水下清理。否則會增加拖力，增加油耗。而經(jīng)常的水下表面清洗，又會造成涂膜表面破損，增加粗糙度。

2) 有機(jī)氟低表面能防污涂料

聚四氟乙烯具有很低的表面能（與水的接觸角為114°），從理論上將上應(yīng)具有優(yōu)異的防污性。但許多專家對有有機(jī)氟樹脂的防污性進(jìn)行了專門的 研究 ，得出了基本理論如下：

a) 涂料為熱熔成膜，涂膜的致密性較差，海洋微生物深入涂膜內(nèi)部，牢固粘附在涂膜的微孔內(nèi)。

b) 樹脂中特別是涂膜表面絕大部分是CF2基團(tuán)，與CF3基團(tuán)相比，其耐沾污性明顯較差。

c) 海洋微生物接觸涂膜表面時，誘導(dǎo)表層聚合物分子發(fā)生重排，是涂膜表面能提高。

3) 硅-氟樹脂低表面能防污涂料

人們在 研究 過程中發(fā)現(xiàn)，引起表面能防污涂料防污性能不好的一個很大的原因是：涂料中大量的不懼有地表面能性質(zhì)成分的存在。為了降低這些成分在樹脂中的比例，將有機(jī)硅、有機(jī)氟配用，值得一種新型的低表面能防污涂料以氟代聚硅氧烷為基料的防污涂料。

基本原理：以硅氧鏈為主鏈，在側(cè)鏈中引入一定濃度的CF3基團(tuán)。該基團(tuán)由于其極大地表面活性將嚴(yán)格取向于表面，整個大分子既保持了線型聚硅氧烷的高彈性及高流動性，又吸收了CF3基團(tuán)的超低表面能特性。

該類涂料在一定程度上比有機(jī)硅地表面能防污涂料性能有所提高，特別是機(jī)械強(qiáng)度，同時對細(xì)菌型和藻類海生物的黏附有所減少，但不能完全消除。該類涂料還需要定期進(jìn)行水下清洗。

第四節(jié) 海洋防污涂料的發(fā)展前景

任何船舶涂料的發(fā)展都要考慮其是否符合相關(guān)的法律法規(guī)（安全、健康和環(huán)保）及性價比，船舶防污涂料更是如此。

船舶防污涂料相關(guān)法規(guī)

IMO《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)共約》（簡稱AFS公約）于2008年9月17日正式生效。公約要求自生效之日起所有船舶底部不準(zhǔn)再有裸曝的含有有機(jī)錫的防污涂料。為保證公約的實(shí)施，師徒的船底防污涂料必須取得船級社不含有機(jī)錫的認(rèn)證。

不同的國家對防污涂料用的殺蟲劑常有一定的限定要求。由于研發(fā)、注冊一種新的殺蟲劑耗時長（一般5—10a或更長），且費(fèi)用昂貴（幾百美元或更高），因此用于防污涂料的殺蟲劑是極其有限的。表1為防污涂料中常用的殺蟲劑。其中氧化亞銅是當(dāng)今為止最為廣泛使用的防污涂料殺蟲劑，但其應(yīng)用和環(huán)保等問題已引起多方的關(guān)注，一些國家和組織正對其進(jìn)行深入廣泛的 研究 。國家環(huán)保部也正積極制定防污涂料環(huán)保相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，相信它的出臺將極大促進(jìn)并規(guī)范國內(nèi)防污涂料的市場。

高性能防污涂料——保證船速、降低燃油、減少廢氣排放

據(jù)報道，與潔凈的船體相比，一首附著海生污染物的船舶耗油將多出40%，如果當(dāng)今全球所有船舶全部附著海生污染物，將額外燒掉7060萬噸的燃油，將釋放出2.10億噸的CO2和560萬噸SO2!從而增加溫室效應(yīng)，及增大酸雨量，危害環(huán)境。

船底污損將極大增加船殼的粗糙度，從而增大船舶的航行阻力，導(dǎo)致燃油消耗增加。常見的船底污損對船舶航行增加的阻力如下：

1) 黏液污損可增加達(dá)9%的航行阻力；

2) 水草污損可增加達(dá)19%的航行阻力；

3) 貝殼污損可增加達(dá)33%—84%的航行阻力。

在現(xiàn)今石油能源緊缺、價格暴漲及氣候變暖的環(huán)境下，無錫自拋光、自光滑水解型防污涂料（硅烷基丙烯酸共聚物型）由于其優(yōu)異的防污性能及節(jié)省航行燃油（有達(dá)7%的燃油節(jié)省報道）而得到越來越廣泛的應(yīng)用。

20世紀(jì)90年代起，無毒地表面能防污涂料（FRC）也開始得到應(yīng)用，并取得了很大的進(jìn)展。由于不含任何殺蟲劑，其環(huán)保性得到廣泛認(rèn)可。然而，低表面能防污涂料也只能使海洋生物附著不牢，需定期清理，附著海生物一旦長大將很難除去，清理過程中會破壞涂膜。因而，目前其應(yīng)用范圍有很大的局限性，多數(shù)用于高速船。

因此，開發(fā)更高性能、節(jié)能、環(huán)保（應(yīng)同時考慮大氣和海洋環(huán)保）的防污涂料是涂料人持之以恒努力的方向。

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