试论新型无毒长效船舶海洋防污涂料的制备

试论新型无毒长效船舶海洋防污涂料的制备

摘要：本文分析了新型无毒长效船舶海洋防污涂料制备技术的示范与开发，从

单体树脂合成试验开始，逐步完成防污涂层的整体设计，并对其防污效果进行了

严格测试，最后对其防腐能力及防污能力进行了综合评价，发现新型无毒长效船

舶海洋防污涂料具有良好性能，具有很高的推广应用价值。

关键词：新型无毒长效船舶海洋防污涂料制备

当前，传统的长效、接触型、释放型等防污涂料的有悖于国际海事组织颁布的《控制船

底有害防污体系的公约》的相关条款，因此正逐渐退出市场。然而，制定的对船舶强制30

个月的年检规定，使得具有更显著防污效果及更长防污期限的新型无毒长效船舶海洋防污涂

料--丙烯酸-有机硅树脂为基料的自抛光防污涂料，在市场上颇受欢迎。那么，如何制备新型

无毒长效船舶海洋防污涂料，是相关部分需要思考的问题。

一、丙烯酸-硅防污涂料用树脂的表征与合成

本实验的主要目的是把有机聚硅氧烷应用进丙烯酸树脂的分子中，以便从结构上与组织

上使得丙烯酸树脂的性能发生改变，从而变成室温固化、具有良好附着力与柔韧性的新型树脂。利用把具有羟基侧链的丙烯酸酯单体引入到丙烯酸树脂中，可使其交联程度进一步加深，从而和异氰酸酯固化剂融合在一起形成一种新的双组分涂料。溶剂类丙烯酸树脂的主要引发

剂有两种：偶氮类与过氧类。该试验中选择的是偶氮类中的异丁腈与过氧类中的苯甲酸叔丁酯，以便将两者进行对比。借助一定的试验过程及能耗分析，本实验最终选用了偶氮型异丁

腈作为引发剂。因为单体残留对树脂的正常性能产生巨大影响，因此为了提高单体的反应完

全性，本试验中将单体与引发剂进行了滴加混合，并采用了一定的催化剂工艺。具体来讲，

在滴加完单体之后，进行数小时的保温处理，然后将适量引发剂滴加进去，可显著优化转化率。热固性树脂具有的分子量通常应不超过30000，主要几种在10000--20000，而Mw/Mn

应保持在2.3--3.3。该项目中拟定的分子量是15000。由于热塑性丙烯酸改性有机硅树脂在实

际成膜环节中难以实现深度交联，所以要想确保涂膜性能的分子量足够大，就需要将其分子

量设计在75000--120000，应尽可能使得树脂具有较小的分布范围，通常应将Mw/Mn保持在20.--2.2.该试验中合成的热塑性丙烯酸改性有机硅树脂的分子量设计为120000。由于选择的

溶剂对树脂的性能及合成进程具有很大影响，因此应科学而慎重地选择。

二、丙烯酸-硅和环氧聚硅氧烷防污涂料的配方

下表中（表1与表2）依次表示的是丙烯酸硅自释放防污涂料的相关配方设计、环氧聚

硅氧烷自释放防污涂料的相关配方设计。本试验借助环氧聚硅氧烷防污涂料（使用的固化剂

为Dynasilan AMEO），当成试验参照样板，两者同步完成测试。

在试验中我们发现，依照上述配方制造的防污涂料，一次成膜量为100--150μm，说明具

有理想的施工性能及较高物理强度。

三、两种防污涂料性能测试与使用范围评价

依据两种树脂的具体性质，能较为容易地拟定出符合这两个类型防污涂料的相关连接涂料，其是可用在海洋中的船舶涂层与树脂防污涂层间过度的涂料层，可保证前后涂层之间及

水下防腐层之间都具有较高的附着力。一种基于硅树脂的三组分过渡涂料和硅树脂与厚浆类

环氧防污涂料之间都具有很高的附着力，从而可较好地符合阴极保护的涂层需求。本试验的

最终目的，是为了设计一种适合全世界范围内航速超过18节船舶用的、船舶水线以下设施

使用的、坞修间隔超过60个月的防污涂层。这属于船舶的第三代防污涂层，是以双组分有

机硅树脂、高体积固含量、没有生物杀虫剂的防污涂料。该防污涂料能实现憎水、低表面能、表面保持光滑的特性，可借助船舶行驶速度将表面的污染物大量清除掉。在测试新型无毒长

效船舶海洋防污土层所具有的性能的过程中，由于需要分析船舶涡轮叶片在正常旋转中会形

成很对气泡可破坏防污涂层，这就需要防污涂层的物理强度足够大。在实际的测试活动中，

所选用的测试方法是依照涂装标准将已经完成涂覆的各个试板放置到开水中，做超过2小时

的强化试验。试验结果表明，每一个试板在开水中都能确保涂膜具有很好的完整性，光泽也

基本不会发生任何改变，也没有气泡产生，并且附着力也没有明显下降。在某海域开展长达

6个月的挂板试验之后，每一个挂板的表面都生长了很多海生植物，一些试板边缘还附着有

海蛎，并且板面基本没有任何破坏。如果用高压水对板面进行冲洗的话，就可很容易地把污

染物清除干净，而板面不会被破坏。假如用小镊子清除污染物的话，附着在板面上的海蛎与

海生植物也可很容易清除掉。

总之，借助有机硅丙烯酸合成的防污树脂，能较好地符合新时期海洋保护及船舶建造对

防污工作提出的新标准。因此，相关涂料生产厂家应加大在这方面的研究力度，争取制备技

术有更大突破，从而使得这一新型无毒长效船舶海洋防污涂料能早日大规模生产并普及应用。

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