船舶防污涂料
船舶防污涂料与防污剂的研究进展
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综述 ・
文 编 ：１— ５ ２ ６ ２ ０５ ０ 章 号 １０ ９ ７ ０ ｝ —１ — ０ ９ （０ ０ ７ ５ ９
船 舶 防污涂 料 与 防污 剂 的研 究 进 展
张 占 平 ， 齐 育 红 刘 述 锡４ 马 永 庆 刘 红 ， ， ，
（． Ｉ 大连海事大学 船机修造工程交通部重点实验室， 辽宁 大连 Ｉ６２ ； 大连理工大学 化学工程与技术博士后 流动站 ， １０６ ２ ． 辽宁 大连 １６ ２ ； １０４ ３ ．大连振邦氟涂料股份有 限公 司博士后工作 站， 辽宁 大连 １ ０ ６ ４ １ ３； ６ ．国家海洋局 大连海洋环境保护研究所， 辽宁 大连 １６ ２ ） １０ ３
摘要： 概括介绍了海洋生物的附着过程及其影响因素，讨论了各类船舶防污涂料及其防污剂的最新
研究进展 ，指出 了新 型低无毒 防污涂料 的发展趋势。
关 键词 ： 船舶；防污涂料；防污剂；海洋生物；附着
中图分 类号 ： ６２７ Ｕ７．
文献标 识码 ： Ａ
船舶表面附着海洋生物后，不仅会使船舶的航速降低 ，操控性下降，燃油消耗量增加 ；而且还会
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第 ２ 卷第 ２ ｌ 期
２００６ 年 ６月
大 连 水 产 学 院 学 报
Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｄ Ｉ Ｉ ＨＥ ＥＳＵＮＩ ＲＳＴ Ｏ ＡＬ ＡＮ ＦＳ ＲＩ ＶＥ Ｉ Ｙ
Ｖ０ ． １２ｌ Ｎｎ ２
Ｊ ｎ．２００６ ｕ
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大 连 水 产 学 院 学 报
第 ２ 卷 １
择、控制和调节 。因此 ，最有效 的防污措施应该是设法阻止海洋生物接近 目标结构物或阻止在其上附 着定居 ，如使用有机锡防污漆、低释放率的含铜防污涂料等 ；其次是在船舶表面涂上含有氟碳树脂及
海洋船舶防污涂料的研究进展
几十年世界各国常用的防污涂料 。 其机理是 ：涂层
中的有机锡高聚物在微碱性海水 中发生水解， 缓慢
硅 类和氟化物类 。 前者显示 出较好的防污性能 。 而 后 者是 目前表面能最低 的材料 。 但单纯的低表面能 防污涂料往往只能使海洋生物附着不牢 ， 需定期清 理。 附着生物一但长大将很难除去 ， 清理过程 中会
二氯 一 一 ２ 辛基 一 一 ４ 异噻唑啉 一 一 ３ 酮等防污剂 ， 环保 控 制 ， 长期 防 污效果 不是 很理想 。
相继开发 了松香 、 沥青 、 乙烯 树脂 、 氯化橡胶 、 高
酸质树脂 、 丙烯酸树脂 、 锌铜丙烯酸树脂 、 硅氧烷 树脂 、 环氧树脂 、 氨树脂等适用于防污涂料的成膜
日本 、 欧美等国家的部分产品应用在有限范围的船 舶防污工程 中。 ３ 低表面能防污涂料 ． ２
节树脂酸价的大小和聚合物电解质的强弱来控制水
解速度， 实现控制防污剂溶出速度的 目的。
第四类 防污涂料是离子交换型防污涂料。 离子
交换技术是控制聚合物溶解速度 的最新技术 ， 可控
性能更强， 为高效 、 低毒防污涂料的开发研究开辟 了广阔前景 。
２ 有机锡 自抛光防污涂料 以有机锡为防污剂 的 自抛光 型防污涂料 是近
传统的毒性防污涂料 ， 利用防污剂这种化学物
质来毒杀海洋生物 ， 不仅有害于 自然环境 ， 其效能 也 不断下降。而低 表面能 防污涂料是利用涂料 表
面的物理作用 ， 使海洋生物难 以在上面附着而达到
长期防污的目的。 低表面能防污涂料主要分为有机
涂料 ， 以防止海洋生物生长 ， 效果 明显 ， 但毒性太
大， 随即被淘汰。 ０ ５ 年代后 ， 人们陆续发明 ｒ氧化 亚铜 、 三丁基锡 、 三苯基锡 、 硅酸盐 、 辣素 、 ， 一 １ ２ 二苯 乙烯糖苷 、 土大黄苷酰 、 一 １ 甲基腺嘌呤、 ， 一 ４ ５ 性越来越强 。 涂料很重要的一个组分是成膜物质 ， 成膜物质 的性 质直接 决定 了防污剂 的效 能。 人们
船舶防污涂料抗菌性与抗硅藻附着性能实验室测试
第４７卷㊀第４期２０１８年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７㊀Ｎｏ.４Ａｕｇ.２０１８㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０４.０１３船舶防污涂料抗菌性与抗硅藻附着性能实验室测试白秀琴ꎬ张德阳ꎬ贺小燕ꎬ常江凡(武汉理工大学能源与动力工程学院ꎬ武汉４３００６３)摘㊀要:为了评价船舶防污涂料的抗菌性能和抗硅藻附着性能ꎬ采用超景深显微镜㊁接触角测量仪对防污涂层表面形貌㊁水接触角进行测量ꎬ并采用ＧＢ/Ｔ２１８６６ ２００８«抗菌涂料抗菌性测定法和抗菌效果»对抗菌性进行测试ꎬ设计静态防污实验对涂层抗硅藻附着性能进行测试ꎬ建立有效的实验室测试评价方法ꎮ测试结果表明ꎬ选用的防污涂料均具有良好的抗菌性ꎬ但是在抗硅藻附着性能上差异化明显ꎬ对于低表面能防污涂料ꎬ在实验室静态条件下没有抗硅藻附着能力ꎬ需要静态实验与动态实验相结合ꎬ才能准确评价此类防污涂料的防污性能ꎮ关键词:海洋污损ꎻ抗菌性ꎻ抗硅藻附着ꎻ防污涂料中图分类号:Ｕ６７２.７㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０４￣００５５￣０５收稿日期:２０１７－１０－２３修回日期:２０１８－０１－１９基金项目:国家自然科学基金(５１３７９１６６)ꎻ湖北省自然科学基金重点项目(２０１５ＣＦＡ１２７)第一作者:白秀琴(１９７１ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ教授研究方向:船舶防污减阻技术㊀㊀船舶防污涂料在投入使用之前ꎬ必须验证其防污性能[１￣２]ꎬ目前采取的方法主要有浅海浮笩静态浸泡试验ꎬ小面积的船体表面涂装实验和海上实船考核ꎮ这些实验能够较为全面㊁准确地评价防污涂料的防污性能ꎬ但是实验周期长㊁成本高ꎬ耗费大量的人力㊁财力ꎬ并且存在诸如试样丢失㊁残缺等众多不稳定的因素ꎬ不利于实验开展ꎮ在实验室进行抗菌性能和抗硅藻附着性能测试ꎬ预判其防污效果方面ꎬ有学者采用叶绿素实验检测试样表面舟形藻的附着情况ꎬ实验表明室内静态浸泡实验可以有效地评估防污涂料的防污性能[３]ꎬ然而实验步骤复杂ꎮ也有以海洋细菌㊁甲壳类幼虫㊁海藻等为目标生物ꎬ研究自抛光防污涂料涂层对典型海洋污损生物的毒性效应[４]ꎬ这种方法可以快速有效地评价含防污剂涂料的防污性能ꎬ但是无法判断不含防污剂样品的防污性能ꎮ为此ꎬ考虑基于海洋污损生物的形成机理ꎬ重点研究防污涂料的抗菌性能和抗硅藻附着性能ꎬ以多种防污涂料为样本ꎬ参考中华人民共和国国家标准ＧＢ/Ｔ２１８６６－２００８«抗菌涂料抗菌性测定法和抗菌效果»并设计相关实验ꎬ对其抗菌性与抗硅藻附着性能进行测试研究ꎬ建立行之有效的实验室测试评价方法ꎮ１㊀实验部分１.１㊀样品制备实验所用样板基材包括玻璃和钢材ꎬ其中防污涂层表征测试所用样板基材为钢材ꎬ尺寸为２００ｍｍˑ１００ｍｍˑ３ｍｍꎻ抗菌性实验所用样板基材为玻璃ꎬ尺寸为２５ｍｍˑ２５ｍｍˑ１.５ｍｍꎻ抗海藻附着实验所用样板基材为玻璃ꎬ尺寸为２５ｍｍˑ２０ｍｍˑ１.５ｍｍꎻ防污涂料编号见表１ꎮ表１㊀涂料及编号编号涂料名称０空白对照试样１低表面能防污涂料２环氧通用底漆３无锡防污涂料４高固份无锡自抛光防污涂料５无锡自抛光防污涂料６氯化橡胶防污涂料７聚氨酯防污涂料㊀㊀使用美国固瑞克ＰＲＯ－Ｘ精饰型充电式手持无气喷涂机制备防污试板ꎬ喷枪压力控制范围为３.２~９.７ＭＰａꎬ喷涂距离控制在２００~３００ｍｍꎬ夹角约为７０ʎ~８０ʎꎬ匀速喷涂ꎬ漆膜厚度均匀ꎬ且完整覆盖样片表面ꎮ置于通风处７ｄꎮ１.２㊀防污涂料涂层表面性能表征选用基恩士超景深三维显微镜ＶＨＸ－２０００Ｃ５５对防污涂层表面进行观察测量ꎬ获取涂层表面微结构形貌特征ꎮ使用接触角测量仪ＰＯＷＥ￣ＲＥＡＣＨＪＣ２００Ｃ１ꎬ采用液滴直角法(在涂层表面滴一滴液珠)测量样板的表面水接触角ꎬ获取防污涂层水接触角的有效数据ꎮ１.３㊀防污涂料涂层抗菌性能测试按照中华人民共和国国家标准ＧＢ/Ｔ２１８６６ ２００８«抗菌涂料抗菌性测定法和抗菌效果»进行防污涂料涂层抗菌性能测试ꎮ取浓度为５ˑ１０５个/ｍＬ的大肠杆菌菌液０.１ｍＬ滴在已制备好的防污涂料样板表面ꎬ用无菌聚乙烯膜(大小为２０ｍｍˑ２０ｍｍ)平铺覆盖于样板表面ꎬ使菌液均匀贴覆在样板表面上ꎬ随后把样板置于温度３７ħ㊁相对湿度ＲＨ>９０％的细菌培养箱(上海精宏ＤＮＰ－９１６２)中培养４ｈꎮ之后ꎬ用６ｍＬ氯化钠溶液冲洗样板与聚乙烯膜表面ꎬ取０.１ｍＬ冲洗液均布于平板培养基上ꎬ然后把平板平放ꎬ置于实验台上２０~３０ｍｉｎꎬ使菌液深入到培养基表层内ꎬ最后将平板倒置于恒温培养箱中培养２４ｈꎮ平板培养了２４ｈ后ꎬ取出平板ꎬ在菌落计数器(杭州齐威ＸＫ９７－Ａ)上读取菌落个数ꎬ计算抗菌率ＫꎮＫ％＝(ＮＣ－ＮＳ)/ＮＣˑ１００％(１)式中:ＮＣ为空白对照样上活菌的个数ꎻＮＳ为样品上活菌的个数ꎮ１.４㊀防污涂料涂层抗硅藻附着性能测试三角褐指藻为常见的一种海洋硅藻ꎬ实验中常用于贴附实验ꎮ该种类型硅藻置于光照培养箱中ꎬ在富含Ｓｉ的无菌ＧｕｉｌｌａｒｄᶄｓＦ/２培养基中培养ꎬ培养温度２０ħꎬ采用１２ｈ:１２ｈ的光照循环ꎮ选取处于对数生长期的硅藻作为贴附研究对象ꎮ样品浸入浓度为５ˑ１０６个/ｍＬ硅藻的悬浮液中ꎬ静置ꎬ７ｄ后ꎬ用移液枪取出藻液ꎬ并用无菌的人工海水ＡＳＷ对样品浸洗３次除去表面未贴附的硅藻ꎮ然后用２.５％戊二醛海水溶液浸没样品ꎬ在４ħ的冰箱中保存２ｈ以上ꎬ以固定硅藻ꎮ用移液枪取出戊二醛ꎬ用无菌海水冲洗２次后ꎬ采用激光共聚焦显微镜(ＣＬＳＭꎬＬｅｉｃａＴＣＳＳＰ８ꎬ德国)观察硅藻在样品表面的贴附情况ꎮ计算硅藻抑制率ＮꎮＮ＝[(ＡＣ－ＡＳ)/ＡＣ]ˑ１００％(２)式中:ＡＣ为空白对照样上硅藻的面积覆盖率ꎻＡＳ为样品上硅藻的面积覆盖率ꎮ２㊀实验结果与讨论２.１㊀防污涂料涂层表面形貌通过超景深显微镜获取防污涂料样板表面微结构ꎬ见图１ꎮ图１㊀船舶防污涂层表面微观形貌分析可知:１号㊁７号防污涂料样板表面存在明显规整的微结构ꎬ其他防污涂料样板表面微结构杂乱无章ꎬ没有规律可寻ꎮ测量发现:１号防污涂料样板表面微结构凸起间距约为４０μｍ(Ｘ方向)㊁５０μｍ(Ｙ方向)ꎬ高度约为２０μｍꎻ７号防污涂料样板表面微结构凸起间距分别约为１８μｍ(Ｘ方向)㊁２０μｍ(Ｙ方向)ꎬ高度约为９μｍꎮ相关研究表明ꎬ材料表面高度规则且尺寸合适的微观结构ꎬ会大大减少污损生物附着ꎬ在含有２μｍ直径的圆柱和１０μｍ的锥体复合微结构表面上石莼孢子的附着可以减少５８％ꎬ而在仿鲨鱼皮的表面微结构涂层上石莼孢子的附着可以减少７７％[５]ꎮ有研究发现高效的表面微结构可以减少高达９８％的污损生物附着[６]ꎮ佛罗里达大学研制的新型环保涂料ＧａｔｏｒＳｈａｒｋｏｔｅ可以使舰艇底部及侧面常见的藻类㊁石莼等污损生物的附着率下降８５％[７]ꎮＫｅｓｅｌ等选用有机硅材料ꎬ制备出了系列６５微结构表面ꎬ其中４０μｍ~２ｍｍ之间的微结构减少了６７％的藤壶附着ꎬ若舰艇在水中以５~６ｋｎ的速度运动ꎬ几乎没有任何污损生物附着ꎮ２.２㊀防污涂料涂层水接触角涂料涂层表面能低于２５ｍＪ/ｍ２时ꎬ即涂层表面与水接触角大于９８ʎ时ꎬ涂层才会表现出防污效能ꎮ理论上ꎬ涂料涂层表面能越低ꎬ污损生物越不容易附着ꎮ空白样板和７种防污涂料涂层水接触情况见图２ꎮ由图２可知ꎬ８组试验样板水接触角大小在６０ʎ~１００ʎ范围内ꎬ１号防污涂料涂层的水接触角最大ꎬ约为１００ʎꎬ０号空白样板与５号防污涂料涂层的水接触角最小ꎬ约为６５ʎꎮ７组防污涂料涂层水接触角大小顺序:１号>７号>２号>６号>３号>４号>５号ꎮ与图１结合对比发现:１号与７号防污涂料涂层存在比较规整的表面微结构ꎬ且１号与７号防污涂料涂层水接触角高于其他表面微结构不规整的涂料涂层ꎬ这点用Ｗｅｎ￣ｚｅｌ与Ｃａｓｓｉｅ￣Ｂａｘｔｅｒ模型比较容易说明ꎬ当水滴滴在具有一定粗糙度的涂层表面上时ꎬ水滴不能完全充满粗糙表面的微小凹坑ꎬ在凹坑中存在一定量的空气ꎬ此时涂料涂层表面表现出一定的疏水性ꎬ表面会变得难以浸润ꎬ水接触角会增大[８]ꎮ图２㊀不同的船舶防污涂层水接触角变化情况２.３㊀防污涂料涂层抗菌性测试空白样板和１号试样经过２４ｈ培养后的细菌菌落分布见图３ꎬ０号空白试样细菌菌落生长良好ꎬ涂布均匀ꎬ没有出现杂菌㊁菌落不均等不良情况(见图３ａ)ꎻ１号试样上没有细菌存活ꎻ其他２~７号试样与１号试样结果一致ꎬ抗菌率高达１００％ꎬ说明１~７号防污涂料都有良好的抗菌性能ꎬ这对防止海洋生物早期阶段的污损附着是有利的ꎮ当然ꎬ这也显示出涂装涂料对船体防污的必要性ꎬ即使是涂装２号环氧通用底漆ꎬ对船体也能起到抑制细菌的效果ꎮ２.４㊀防污涂料涂层抗硅藻附着测试不同形态的实验用硅藻形态见图４ꎬ可见试验用硅藻外形呈现卵形㊁梭形和三出放射形３种不同的形态ꎬ生长状态良好ꎮ图３㊀试样细菌菌落分布状况图４㊀不同形态的实验用硅藻８组样板在浸泡７ｄ后部分样板表面硅藻附着情况见图５ꎬ观察发现:０号㊁１号㊁２号㊁７号样板上硅藻未出现非正常死亡ꎬ实验过程可控㊁实验数据有效ꎮ７组防污涂料涂层硅藻附着量多少顺序:１号>２号>７号＝３号＝４号＝５号＝６号ꎮ１号样板硅藻附着最多ꎬ３号样品极少量海藻贴附ꎬ４号几乎没有硅藻附着ꎬ５号㊁６号样板与４号样品一样ꎮ２号㊁７号样板有一定量的硅藻附着ꎮ图５㊀不同试板表面硅藻附着情况试验中８种样板在浸泡７ｄ后硅藻附着量见图６ꎮ分析图６数据可知:样板的硅藻附着量变化大ꎬ幅度不尽相同ꎮ１号样板硅藻附着量最多ꎬ硅藻面积覆盖率高达３.９２％ꎬ３号㊁４号㊁５号㊁６号样板几乎没有硅藻附着ꎬ硅藻面积覆盖率为０ꎮ其他０号空白样板㊁２号㊁７号样板硅藻附着量介于二者之间ꎬ硅藻面积覆盖率分别为１.１２％㊁０.９１％㊁０.５１％ꎮ数据表明ꎬ３号㊁４号㊁５号㊁６号试样防污涂料涂层有良好的抗硅藻附着性能ꎬ对硅藻附着有较强的抵抗能力ꎻ０号与２号样板硅藻附着量相当ꎬ表明２号防污涂料涂层不具备抗７５硅藻附着的性能ꎻ７号样板相对于０号空白样板硅藻附着量有一定减少ꎬ但不明显ꎬ表明７号防污涂料涂层有一定的抗硅藻附着性能ꎬ但不显著ꎮ对于１号样板ꎬ其硅藻附着量是最多的ꎬ表明１号低表面能防污涂料在实验室静态条件下ꎬ防止硅藻附着性能不佳ꎮ对比１号试样与７号试样ꎬ发现７号样板硅藻附着量低于１号样板ꎮ结合１号与７号防污涂料涂层的表面微结构形貌ꎬ运用附着点理论解释[１０]:１号防污涂料涂层表面微结构形貌凸峰间距为４０~５０ꎬ硅藻尺寸为１０~１８μｍꎬ这样硅藻可以很容易附着于涂层凹坑中ꎬ呈现出多点附着的特点(见图７ｂ)ꎮ而７号防污涂料涂层表面微结构形貌凸峰的间距为１８~２０μｍꎬ硅藻无法附着于涂层凹坑中ꎬ只能在涂层表面两凸峰间附着(见图７ａ)ꎬ这种双点附着在附着量与附着强度上ꎬ都要小于多点附着ꎮ另外ꎬ硅藻具有亲疏水性ꎬ这也促使了硅藻在疏水涂层表面上的附着ꎮ但是实际上ꎬ当低表面能防污涂料涂层在具备一定疏水性ꎬ且涂层与外界环境流体存在速度差时ꎬ其表现出良好的防污性能ꎮ美国ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰａｉｎｔ公司开发的低表面能防污涂料ꎬ在长达６１个月的动态实验后ꎬ仅有少量污损生物附着于船底ꎬ而且用高压水可以很容易地冲洗掉ꎬ因此ꎬ低表面能防污涂料不仅应构筑适当尺寸的表面微结构ꎬ降低船体表面表面能ꎬ而且要有合适的外界条件(速度差)ꎬ才会具有良好的防污能力ꎬ否则会适得其反增加污损生物附着ꎮ图６㊀不同试板表面硅藻附着量比较图７㊀附着点理论８种样板在浸泡７ｄ后硅藻抑制率见图８ꎮ由图８可见ꎬ图中样板硅藻抑制率变化幅度大ꎮ３号㊁４号㊁５号㊁６号样板硅藻抑制率最高ꎬ达到１００％ꎬ表明３号㊁４号㊁５号㊁６号防污涂料对硅藻具有高效的抑制能力ꎻ１号样板硅藻抑制率最低ꎬ硅藻附着量不但没有降低ꎬ反而增加了硅藻附着ꎻ７种防污涂料抗硅藻附着性能优劣顺序为:３号＝４号＝５号＝６号>７号>２号>１号ꎮ图８㊀不同试板表面硅藻抑制率比较３㊀结论采用建立的实验室测试评价方法ꎬ发现测试的船舶防污涂料均表现出良好的抗菌性ꎬ然而抗硅藻附着性能的差异化比较明显ꎮ含防污剂的３号无锡防污涂料㊁４号高固份无锡自抛光防污涂料㊁５号无锡自抛光防污涂料㊁６号氯化橡胶防污涂料具有优异的抗硅藻附着能力ꎬ高达１００％ꎻ微结构表面也可以减少硅藻的贴附ꎬ满足接触点理论ꎻ而低表面能防污涂料ꎬ在静态环境测试中没有抗硅藻附着能力ꎮ所建立的实验室评价方法可以有效评价除低表面能防污涂料外的防污涂料的抗菌性能和抗硅藻附着性能ꎮ低表面能防污涂料的防污性能实验需要静态实验与动态实验相结合ꎬ才能准确评价此类防污涂料的防污性能ꎮ参考文献[１]任润桃ꎬ梁军.海洋防污涂料发展现状与研究趋势[Ｊ].材料开发与应用ꎬ２０１４(１):１￣８.[２]王雄ꎬ白秀琴ꎬ袁成清.基于仿生的非光滑表面防污减阻技术发展现状分析[Ｊ].船舶工程ꎬ２０１５(６):１￣５.[３]路艳红ꎬ李昌诚ꎬ于良民ꎬ等.防污剂及防污涂料性能评价方法研究进展[Ｊ].上海涂料ꎬ２０１３ꎬ５１(１):２３￣２８.[４]ＣＡＳＴＲＩＴＳＩＣＡＴＨＡＲＩＯＳＪꎬＡＬＡＭＢＲＩＴＩＳＧꎬＭＩＬＩＯＵＨꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆ ｔｉｎｆｒｅｅ ｓｅｌｆ￣ｐｏｌｉｓｈｉｎｇｃｏｐｏｌｙｍｅｒａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｐａｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｓｏｎｌａｒｖａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｏｎ￣ｔａｒｇｅｔｏｒｇａｎｉｓｍ[Ｊ].Ｍａｔｅｒｉ￣ａｌｓＳｃｉｅｎｃｅｓ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１４ꎬ５(３):１５８￣１６９.[５]周文棣.基于高斯滤波法的贝壳表面形貌研究[Ｄ].８５武汉:武汉理工大学ꎬ２０１３.[６]ＢＥＲＮＴＳＳＯＮＫＭꎬＡＮＤＲＥＡＳＳＯＮＨꎬＪＯＮＳＳＯＮＰＲꎬｅｔａｌ.Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂａｒｎａｃｌｅｒｅｃｒｕｉｔｍｅｎｔｏｎｍｉｃｒｏ￣ｔｅｘ￣ｔｕｒｅｄｓｕｒｆａｃｅｓ:ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｋｉｎｆｒｉｃｔｉｏｎ[Ｊ].Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ.２０００ꎬ１６(２￣４):２４５￣２６１.[７]李义斌ꎬ谷云庆ꎬ牟介刚ꎬ等.低表面能减阻防污仿生涂料的研究现状[Ｊ].材料保护ꎬ２０１４ꎬ４７(６):４８￣５１. 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船舶涂料和防水涂料相关检测标准
船舶涂料和防水涂料的相关检测标准一、船舶相关涂料的检测标准船用饮水舱涂料《船用饮水舱涂料通用技术条件》（GB5369-2008）船壳漆《船壳漆》（GB/T6745-2008）船用油舱漆《船用油舱漆》（GB/T6746-2008）船用车间底漆《船用车间底漆》（GB/T6747-2008）船用防锈漆《船用防锈漆》（GB/T6748-2008）船体防污防锈漆《船体防污防锈漆体系》（GB/T6822-2007）船舶压载舱漆《船舶压载舱漆》（GB/T6823-2008）船用水线漆《船用水线漆》（GB/T9260-2008）甲板漆《甲板漆》（GB/T9261-2008）船用货舱漆《船用货舱漆》（GB/T9262-2008）机舱舱底涂料《机舱舱底涂料通用技术条件》（GB/T14616-2008）二、防水涂料的检测标准水乳型沥青防水涂料《水乳型沥青防水涂料》（JC/T408-2005）水性聚氯乙烯焦油防水涂料《水性聚氯乙烯焦油防水涂料》（JC/T634-1996）聚氯乙烯弹性防水涂料《聚氯乙烯弹性防水涂料》（JC/T674-1997）溶剂型橡胶沥青防水涂料《溶剂型橡胶沥青防水涂料》（JC/T852-1999）聚合物乳液建筑防水涂料《聚合物乳液建筑防水涂料》（JC/T864-2008）聚合物水泥防水涂料《聚合物水泥防水涂料》（JC/T894-2001）道桥用防水涂料《道桥用防水涂料》（JC/T975-2005）路桥用水性沥青基防水涂料《路桥用水性沥青基防水涂料》（JT/T535-2004）科标涂料检测中心（SCT）是一家专业从事涂料检测的机构，中心主营涂料的成分分析、成品检测、老化测试以及防火阻燃测试，由青岛科标化工分析检测有限公司运营。
中心竭诚欢迎涂料同仁前来洽谈、合作。
船舶防污涂料抗菌性与抗硅藻附着性能实验室测试
船舶防污涂料抗菌性与抗硅藻附着性能实验室测试白秀琴;张德阳;贺小燕;常江凡【摘要】为了评价船舶防污涂料的抗菌性能和抗硅藻附着性能,采用超景深显微镜、接触角测量仪对防污涂层表面形貌、水接触角进行测量,并采用GB/T 21866—2008《抗菌涂料抗菌性测定法和抗菌效果》对抗菌性进行测试,设计静态防污实验对涂层抗硅藻附着性能进行测试,建立有效的实验室测试评价方法.测试结果表明,选用的防污涂料均具有良好的抗菌性,但是在抗硅藻附着性能上差异化明显,对于低表面能防污涂料,在实验室静态条件下没有抗硅藻附着能力,需要静态实验与动态实验相结合,才能准确评价此类防污涂料的防污性能.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】5页(P55-59)【关键词】海洋污损;抗菌性;抗硅藻附着;防污涂料【作者】白秀琴;张德阳;贺小燕;常江凡【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U672.7船舶防污涂料在投入使用之前，必须验证其防污性能[1-2]，目前采取的方法主要有浅海浮笩静态浸泡试验，小面积的船体表面涂装实验和海上实船考核。
这些实验能够较为全面、准确地评价防污涂料的防污性能，但是实验周期长、成本高，耗费大量的人力、财力，并且存在诸如试样丢失、残缺等众多不稳定的因素，不利于实验开展。
在实验室进行抗菌性能和抗硅藻附着性能测试，预判其防污效果方面，有学者采用叶绿素实验检测试样表面舟形藻的附着情况，实验表明室内静态浸泡实验可以有效地评估防污涂料的防污性能[3]，然而实验步骤复杂。
也有以海洋细菌、甲壳类幼虫、海藻等为目标生物，研究自抛光防污涂料涂层对典型海洋污损生物的毒性效应[4]，这种方法可以快速有效地评价含防污剂涂料的防污性能，但是无法判断不含防污剂样品的防污性能。
环保型船舶防腐涂料的技术应用
环保型船舶防腐涂料的技术应用摘要：在生态保护国际法的引入和补充中，船舶涂料技术的研究不再局限于保护能力，还提出了环境保护的要求。
今天，海洋的发展达到了前所未有的程度，导致了船舶涂装技术的新标准。
原涂料涂层，有严重的火灾隐患，易引起爆炸等事故。
此外，国内外船舶防腐涂料大多采用溶剂型涂料，溶剂型涂料VOC含量高，且含有大量毒性较大的重金属化合物。
在节能减排的背景下，航运业对环保涂料的需求日益增加。
关键词：环保型船舶；防腐涂料；技术应用一、船舶防腐涂料的特点船舶防腐涂料应具有以下特点:首先，它具有优异的附着力和耐水性、耐磨擦性、耐化学性等性能。
防腐涂料需要在极端恶劣的环境中能够保持稳定的应用效果，同时确保腐蚀时间。
防腐涂料在化学大气和海洋环境中，应用寿命一般在10A左右，甚至超过15A，即使在酸、碱等介质中，保持基本的环境条件，也需要达到5A以上的可用循环。
其次，由于涂层的厚度，不仅需要有高质量，而且采购成本也比较合理。
最后，船舶涂料需要构造良好，易于在复杂结构和恶劣环境中使用。
船舶防腐涂料也因使用部件的不同而有不同的性能要求。
例如船底的自然腐蚀速率为0.1mm/a，这部分的防腐涂层不仅要有耐海水的能力，还要有一定的防污功能。
船的上层建筑,防腐涂料防腐蚀的功能,应该耐隔热,在饮用水舱,它需要应用纯环氧树脂涂层,需要耐水,抗化学腐蚀、低毒性和其他性能要求。
二、环保型船舶防腐涂料的技术分析1.水性车间底漆车间底漆是一种对金属表面进行预处理的底漆，具有暂时保护金属的作用。
近年来，船厂常选用醇溶性无机锌底漆，具有防锈性好、干燥速度快、支持焊接处理、耐热性高等特点，能满足目前流水线作业的需要。
但其固体含量只有28%,其挥发性有机化合物含量超过600g/L,实际施工期间,由于有机溶剂的挥发,会对人体和环境产生负面影响,同时在金属板焊接与切割将产生安全风险。
为了解决这类底漆的缺陷，出现了水性的车间底漆。
这类产品已在国内外市场上出现，目前可供选择的品种有环氧富锌、无机磷酸锌和硅酸锌。
jotun 6bp 硅树脂防污涂料 产品技术规格书说明书
有机硅不沾污涂料 Endura (6BP)这是一种基于先进的Elastotain®技术的三组份含防污剂不沾污涂料 它是一款高固含产品，可在挑战性的条件下有效控制防污剂的释放 光滑、低摩擦的表面，可以减少船体劣化，提高水动力学性能 推荐作为浸没区域的面漆使用，仅可施工在认可的连接漆表面佐敦有机硅不沾污涂料完整的坞修施工程序，请参考TSS-TI-084认证和证书符合国际海事组织防污系统公约AFS/CONF/26+国际海事组织MEPC.331（76）颜色红色、 黑色典型用途船舶漆领域：推荐用于新造船和坞修时水下船体。
专门设计作为优质解决方案，为船舶航行贸易提供灵活性 高光泽度，保色性优异，提供长时间的美学外观。
作为完整涂层配套的一部分，该产品可以提供高达90个月的长效保护。
工业保护漆领域：特别设计用于近海工程和深海静置设备的外部船体。
典型行业专用于全球及沿海航线。
备有其它证书和认证可供索取。
性能测试/标准描述VOC - 美国 / 香港US EPA 方法 24 (测试值)(CARB(SCM)2007, SCAQMD rule 1113, Hong Kong)VOC- 欧盟IED (2010/75/EU) (理论值)闪点ISO 3679 方法 132 ℃232 克/升247 克/升密度1kg/l 理论值VOC- 中国GB/T 23985-2009 (经测试)240 克/升所列数据是基于工厂批量生产的产品，因颜色不同会有些许变化。
湿膜厚度理论涂布率1001357.52202953.4微米微米平方米/升---该产品可用以下方式施工喷涂:使用无气喷涂。
需小心处置才能避免过度喷涂到其他区域。
刷涂:可使用。
注意要达到特定的干膜厚度。
辊涂:可使用。
注意要达到特定的干膜厚度。
17份份份0.750.7有机硅不沾污涂料 Endura 组份C有机硅不沾污涂料 Endura 组份B (固化剂)清洁剂:佐敦10号稀释剂不要添加稀释剂。
船舶油漆涂料的分类及作用
船舶油漆涂料的分类及作用《船舶油漆涂料的分类及作用》嘿，朋友们！想象一下，你站在一个热闹非凡的码头，阳光洒在波光粼粼的海面上，大大小小的船只来来往往。
在这一片繁忙的景象中，你有没有注意到那些船只漂亮的“外衣”呢？没错，就是船舶油漆涂料啦！今天，咱就来好好聊聊这船舶油漆涂料的分类及作用，让你对这些看似普通却又至关重要的东西有更深入的了解。
先来说说这船舶油漆涂料的分类吧。
就好像我们人有不同的性格和特点一样，船舶油漆涂料也有各种各样的类型呢。
有一种叫做防锈漆，嘿，这名字一听就知道它的主要任务是防止船只生锈啦！就像我们人要涂防晒霜防止被晒黑一样，船只也需要防锈漆来保护自己不被锈蚀。
还有一种叫防污漆，它呀，就像是船只的“清洁小卫士”，可以防止海洋生物附着在船底，不然那些贝类、海藻啥的可就会把船底当成它们的家啦，那可就会影响船只的航行速度哦。
除了这两种，还有面漆呢！这面漆就像是船只的“时尚外衣”，让船只变得漂漂亮亮的。
想象一下，一艘船涂着鲜艳的颜色，在海面上行驶，那得多引人注目呀！就像我们出门要穿好看的衣服一样，船只也需要漂亮的面漆来展示自己的魅力。
那这些船舶油漆涂料到底有啥作用呢？哎呀呀，这作用可大了去了！首先，就像我前面说的，防锈漆能保护船只不生锈，延长船只的使用寿命。
你想想，如果船锈迹斑斑的，那多不安全呀，说不定哪天就出问题了呢。
防污漆呢，能让船只在海里跑得更快更顺畅，就像我们跑步的时候没有累赘一样。
而且，这些油漆涂料还能起到保护船员的作用呢！比如说，它们可以隔热、隔音，让船员们在船上的生活更加舒适。
这就好比我们家里的墙壁，能帮我们挡住外面的噪音和热气。
我还记得有一次，我去参观一艘船，那船的油漆涂得特别漂亮，颜色鲜艳得很。
我就问船长：“船长呀，这船的油漆这么好看，有啥特别的作用吗？”船长笑着说：“哈哈，这油漆可不只是好看哦，它能保护我们的船，还能让我们在海上更容易被发现呢！”我一听，恍然大悟，原来这小小的油漆还有这么多门道呢。
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QC-963全氟纳米船舶防污涂料简介
一、产品概述：
船舶水下防生物吸附(anti-bio-absorption)是人类历史上一直
未能解决的重大课题, 船舶在海上航行所遇到的一大难题就是随着
时间的推移, 船底水下部位因吸附生物使船舶的阻力越来越大, 因
而每隔一两年就要进行一次维修, 将所吸附的生物铲除然后重新涂
漆(recoating),这一维修过程需要大量的时间和费用。根据资料介
绍，一艘5万吨的货船，每年船舶水下部位要吸附3千吨的各种生物，
船速要减低15%，因此要达到原有的船速，要增加15%的能源消耗。一
艘核动力潜艇进船坞维修每天的船坞费要$25万美元。为了防生物吸
附，目前世界上有三种解决方案，第一是采用毒性涂科，最常用的是
三丁基锡。由于此物对渔类和海洋有严重污染，2002年已被国际公法
禁用。第二是低表面能涂料，因生物难于吸附其上，因此发展此涂料
是全世界的主攻方向。第三是妨生物皮特别是妨海豚皮是美国军方和
德国鲁道夫公司正在研究的课题，但目前还未有突破性进展。 如果
能有一种材料涂在船底水下部位既有防止生物吸附的能力又能牢固
附在船底经久耐用(durable), 这将是人类梦寐以求的愿望
目前得到成功应用的是无锡自抛光涂料，其中以生物避忌剂和低
表面能的防污涂料最有可能达到无毒长效的要求，后者是今后发展的
主要方向。但国内在这一技术的发展上落后于世界水平，以致于大多
数船舶不涂防污涂料。对于一些出口的新船舶，根据客户的要求必须
涂装指定的国外某一型号的防污涂料。本公司选择低表面能涂料为主
攻方向是因为本公司的全氟纳米薄膜涂料技术和它的应用有着坚实
的基础，在国际国内都是创新的概念。
本公司已研制出目前世界上最低表面能的QC-963全氟纳米船舶防
污涂料， 与水珠的接触角大于120º，所有海洋生物都难予在上面吸
附，最重要的是它自身无毒无污染，但对生物却有极强的自然排异性
和杀虫的功效。是优异的船舶水下防生物吸附解决方案。
（１）优良的防腐蚀性能—得益于极好的化学惰性、漆膜耐酸、
碱、盐等化学物质和多种化学溶剂，为基材提供保护屏障；该漆膜坚
韧表面硬度高、耐冲击、抗屈曲、耐磨性好，显示出极佳的物理机械
性能。
（２）免维护、自清洁—氟碳涂层有极低的表面能、表面吸附生
物可在船舶航行过程中冲刷自洁，极好的疏水性（最大吸水率小于
5% ）且斥油、极小的摩擦系数，杜绝海洋生物吸附，防污性好。
（３）强附着性—在铜、不锈钢、铝等金属、聚脂、聚氨脂、氯乙
烯等塑料、水泥、复合材料等表面都具有其优良的附着力，基本显示
出宜附于任何材料的特性，适合各种材质船舶使用。高装饰性——在
60 度光泽计中，能达到80% 以上的高光泽。
（４）超长耐候性—涂层中含有大量的F--C键，决定了其超强
的稳定性，不粉化、不褪色，理论耐候老化寿命长达20年以上，具有
比任何其他类涂料更为优异的使用性能。
二、技术原理
低表面能防污涂料就是利用涂料的低表面能、不粘性 , 使海洋
污损生物不易在其表面附着 , 即使附着也不牢固 ; 污附生物在水
流、船壳振动及自重等外力作用下由船壳表面脱落 , 以达到防污的
目的。实验发现 , 当涂层与海水的接触角大于 98 ° ( 表面能小于
2 . 5 × 10 -4 N/m) 时 , 涂层表面就不易被污损生物粘附。但由
于海生物的复杂多样性 , 如藤壶在表面能为 30 ～ 35 mJ/ m 2 的
表面最易附着; 苔鲜虫则在 10 ～ 30 mJ/ m 2 的表面能范围内均有
很强的附着力。对一种涂层而言 , 不可能同时满足不同的表面能要
求 , 这就造成了低表面能防污涂料的研究历时经久 , 但却没有像
自抛光防污涂料一样取得显著的成效。一般认为 , 表面能越低不粘
性越高 , 防污效果就应越好。
本技术系模仿自然界荷叶的疏水，防尘，自清洁原理，利用纳米
材料二元协同的荷叶双疏机理，以极低的表面张力和强劲的附着能力
在被保护表面形成一种独特的类似荷叶表面的分子级纳米保护膜，该
保护膜使水和灰尘与表面接触面积减少90%，并具有极强的疏水功能
。水在纳米膜表面象在荷叶表面一样呈珠状滚动并在滚动过程中带
走。该系列纳米产品均为全氟结构的高分子材科以纳米尺寸的颗粒被
水分子包围形成半透明的悬浮水化乳液，当水分失去以后其全氟纳米
高分子再与配方中加入的固化剂反应形成牢固的纳米薄膜粘附在衬
底表面，由于这是一层无色透明超簿的纳米层，它绝不改变材料的外
观及光学特性，并具有强劲的疏水，抗尘，抗油脂和抗脏物的粘附能
力及超长寿命。高含氟材料对生物有排异性且有杀虫功效，这是生物
不宜靠近它的另一因而这就是将它用于船舶水下防生物吸附的原理。
独特的结构设计
QC-963是一种全氟高分子，产品为单组分，操作简便。
◎成膜后能自行固化也可以加热固化，还有的产品可用紫外
光固化，固化后的高分子与衬底牢固的结合，经过热处理
后含氟结构部分则整齐排列竖直向上如图所示，由此才出
现了拒水效应。
◎薄膜的厚度只要有几个纳米就能有明显的拒水效应。
◎因为配方中加有强力的粘接剂和固化剂，因而对绝大多数
材料有高度的结合力，不易脱落，经久耐用，特别在纺
织品上经过多次洗涤都不改变拒水等级。
◎由于薄膜超薄，因而成本远低于常规涂料。
近年来中国在纳米科技的开发中给予高度的重视，在全
国各大城市的科技开发区中都有一些著有成果的纳米技术，
那多是以纳米粒子为基础的技术，很少有关于纳米薄膜的技
术，特别是全氟纳米高分子薄膜技术尚属空白。相信如果中
国引进并大力开发这一技术必然会带来巨大的技术和经济
效益。
三、技术指标及使用说明：
QC-963是单组份全氟高分子溶剂型涂料，主要用于船舶水下部位防生物
吸附，由于它的表面有极低的表面能,对任何粘性物质都不具粘附力，包括
粘附力极强的不干胶和环氧树脂都与它不能粘接。海洋中的生物分泌的胶
汁也难于与它粘附。此薄膜还具有杀菌效力，任何微生物都不能在其上生
存，从而防碍了生物在上的生存能力。这就是本材料能防止生物吸附的基
本原理。此外，船体表面被一层具有纳米级厚度的薄膜紧紧地覆盖着，防
止了水和湿气的渗入，因而达到了金属防蚀的目的。此薄膜的另一面与衬
底有极强的粘附力, 使得薄膜牢固的与中间漆结合而不易脱落，经久耐用。
此薄膜材料有极高的化学稳定性，耐酸耐碱和耐各种化学溶剂，不受海水
的浸蚀脱落，不易老化裂解。在施工中可用喷涂，刷涂和滚涂均可。无毒
无味无溶剂挥发，干燥速度快，干燥后的薄膜如经过热处理使分子重排树
直向上则使表面能进一步降低，薄膜的厚度仅需80-100纳米即可，因而它
是船底防生物吸附的最理想最经济的材料。此产品非常稳定。
基本参数
Consistency(性状) 无色透明液体,干燥固化膜无色透明
Specific Gravity(比重) 1.0-1.1
Viscosity (粘度) 2.5 cps
Shore D Hardness(硬度) 50
Degradation Temp(热分解温度) 280℃
Index Refraction(Nd）（光折射指数） 1.47
Dry（干燥时间 ） 1-10分钟
Cure （ 固化条件） 常温12-24小时
以上基本参数仅供参考，若有更改恕不另行通知
使用说明
1．涂刷液: 不需处理，直接使用。
2. 涂刷: 用喷涂或滚涂法适宜于大面积涂刷且较均匀，待几分钟
后薄膜即干燥，每公斤可涂布40-50平方米。
3.固化: 常温12小时固化，干燥后的薄膜即具有防生物吸附功能。
4.稀释剂：乙酸乙酯，乙酸异丙酯，乙酰丙酮等。
5.贮存期：一年以上。
与国内外防污涂料性能对比
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国产防污漆 英国Intersleek 900 QC－963
(老人牌86950)
(国际最先进的防污涂料) (全氟纳米防污涂料)
防污原理 低毒( 氧化亚铜) 无毒(氟-硅) 无毒(全氟)
涂层厚度 150微米 150微米 2-10微米
理论涂布率 5㎡/升 4.9㎡/升 40-50㎡/升
每平方米成本 25-35元/㎡ 50-60元/㎡ 5-8元
填充料 50% 50-60% 无
外观 红色-棕色 灰-兰-红色 无色透明
亲水性(接触角) 亲水 拒水(90º) 拒水(120º)
折光指数Nd 1.5-1.6 1.4-1.5 1.3-1.4
老化 3年 6年 5-10年
化学稳定性 差 好 极好
耐油性 差 差 拒油
吸尘性 强烈 低 极低
表面能 高 低 最低
涂装条件 必须重新涂底漆，中 必须在新鲜过度漆 不论新船旧船任何
间漆和面漆后使用 Sleet 737上使用 清洁表面都能使用
不许使用海域 美国 无 无
水下有效使用期 2年 3年以上 3年以上