海洋工程材料-9特种海洋材料9
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9.2舰船防污涂料
9.2.1海洋附着生物的种类和危害 1.海洋附着生物的种类 海中生长繁殖数万种生物和上千种附着生物,常见
的有100多种,分为微生物、污损植物、附着动物 三大类.其中最常见及危害最大的是以下几种: (1)附着动物.包括藤壶类（根据地域和形态的不同， 分为三角藤壶、赤藤壶、立岛藤壶、白洲藤壶等） 雪尔普拉类、软体动物类（牡蛎、冰海鞘、各种 海贝）、苔虫类（石灰虫类等）、海绵类（石灰 海绵等 ）。 （2）附着植物海藻类（硅藻、浒苔等）。
（3）水流速度也有影响
一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着 在船底。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超 过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。
（4）光线对生物附着有影响。
藻类等植物喜光，进行光合作用，它们一般生长在
水线以下的1.5m以上，而且主要在春秋季。藤壶
却喜欢黑暗，附着在水下1.5m及船底。通常防污
海洋工程材料
——特种海洋材料
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9.1深潜固体浮力材料
9.1.1概述
海底蕴藏的石油及天然气极为丰富，它为世界长期廉价的 能源供应提供了保证。目前开采的近海油气田水深都在 300m左右，随着海洋开发科学的兴起，首先需要对大陆架 以及深海进行勘探和考察。在深水作业采用ＲＯＶ，这样 才能长时间的工作，而且一旦发生故障，即可迅速进行干 预。
涂料以氧化亚铜为防污剂，呈棕红色，现在黑色、
浅蓝、浅绿等防污涂料也有使用。水下附着生物对Hale Waihona Puke Baidu
颜色的选择性不很明显。
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3.附着生物对海洋设施的危害
经试验证明：在青岛港一个生长旺季（6-10月 ），每平方米可附着生物大于20kg，发电厂 的冷却水管道每年损失有效直径50-100mm 。
料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经 解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技 术难题，并已形成系列标准。 美国洛克希德导弹与空间公司研制了两种用途的 固体浮力材料：一种是用于浅海的固体浮力材料 ；一种是深潜用的固体浮力材料。 日本海洋技术中心对固体浮力材料的研制开发大 体上分为三个时期：一是1970年水深300m的潜 水作业；二是20世纪80年代初研制载人深潜器 “深海6500”；三是1987年开始研制1万米深 的水下机器人。 俄罗斯目前也研制出6000m水深固体浮力材料 。
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2.国内概况 国内浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂
泡沫或其它发泡塑料。与国外同等材料相比， 成本低，但耐压强度低，浸水一段时间后，会 吸水，失去浮力，使用可靠性差，最大工作水 深400米左右。
浅海固体浮力材料采用软木、浮力球、浮力筒 及合成泡沫塑料或合成橡胶，深海用固体浮力 材料尚无单位研制。
在计算机支持下的水下操作系统安装好后，首先要检查、 及维护保养，还要进行修理，都是通过ROV。为了解决深 潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性， 提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solid buoyancy material, SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力 筒。
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浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求 其耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。在水中使用的 深度不同，对它的强度要求也不同，水深增加， 材料的强度也增加，相对密度随之增大，但浮力 系数降低。水中使用的浮力材料，要求吸水率低 ，吸水平衡的时间短。在浮力材料本身不能满足 防水要求的前提下，还需在浮力材料外表面包敷 防水层，同时还要保证外表面包敷材料耐腐蚀和 抗冲击，以延长它的使用寿命。
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海洋附着生物的特点及影响因素（4条） （1）附着生物的种类及数量随海域及生态环境而改
变；同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污 染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类 及数量可能在不同年度之间发生改变。 （2）附着表面的性质不同，其附着也不同。 附着表面的性质包括以下几方面： （a）表面粗糙度。实验证明光滑的表面不利于生物附着，从
高强度浮力材料主要用于水中设备的配重，漂浮 于水面或悬浮于水中的浮缆、浮标，海底埋缆机 械及声多普勒流速剖面仪，零浮力拖体、ROV等 。使用条件不同，对其性能要求也不一样。随着 海洋技术的开发，高强度浮力材料的应用前景广 阔。
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9.1.2固体浮力材料的分类
固体浮力材料实质上是一种低密度、高强度的多 孔结构材料，属复合材料的范畴，分三大类：中 空玻璃微珠复合材料、轻质合成材料复合塑料和 化学泡沫塑料复合材料。
9.1.4微球复合泡沫材料制备技术
1.制备方法 微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。
微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避 免高剪切力和高压力存在。 1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。这种方 法优点是可以不受产品大小及形状的限制。但是 最终混合物的黏度较大，陷入的气泡不容易排出， 且填充量较低，制品的相对密度较大。 2）真空浸渍法：该法制得的复合泡沫质量均匀， 微球的填充率高。但生产规模有限，制造大型制 品困难。
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3）液体传递模塑法 该法的生产规模可不受限制。但微球的填充
量较低，分布均匀性差。 4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。这种方
法可以不受液体树脂混合粘度大和不易注 模等缺陷的影响。是制备三相复合泡沫材 料的方法。但树脂含量减少，制品的强度 会随着降低。 5）压塑法：该法微球填充量高，生产规模 不限，成形周期短。
减阻的要求出发也需要粗糙度尽可能低的表面。 （b）表面张力。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。 （c）底材的刚性和弹性模量。附着生物在坚硬的底材上容易
附着，在柔软和不稳定表面上难于附着。
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（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微酸 性或碱性环境，以及一定浓度防污剂的存在可防止生物附 着。
中空玻璃微珠复合材料是由空心玻璃小球混杂在 树脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的体 积。
复合塑料是由复合泡沫和低密度填料组合改性而 成。
化学泡沫塑料复合材料是利用化学发泡法制成的 泡沫复合材料。主要用于海面浮标系统。
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9.1.3国内外发展概况 1.国外概况 在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材
9.2舰船防污涂料
9.2.1海洋附着生物的种类和危害 1.海洋附着生物的种类 海中生长繁殖数万种生物和上千种附着生物,常见
的有100多种,分为微生物、污损植物、附着动物 三大类.其中最常见及危害最大的是以下几种: (1)附着动物.包括藤壶类（根据地域和形态的不同， 分为三角藤壶、赤藤壶、立岛藤壶、白洲藤壶等） 雪尔普拉类、软体动物类（牡蛎、冰海鞘、各种 海贝）、苔虫类（石灰虫类等）、海绵类（石灰 海绵等 ）。 （2）附着植物海藻类（硅藻、浒苔等）。
（3）水流速度也有影响
一般认为当水流速率大于5mil/h,附着生物不能附着 在船底。在正常航速下没有生物附着，当其停泊超 过一定时间（如48小时）后存在附着的可能性。
（4）光线对生物附着有影响。
藻类等植物喜光，进行光合作用，它们一般生长在
水线以下的1.5m以上，而且主要在春秋季。藤壶
却喜欢黑暗，附着在水下1.5m及船底。通常防污
海洋工程材料
——特种海洋材料
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9.1深潜固体浮力材料
9.1.1概述
海底蕴藏的石油及天然气极为丰富，它为世界长期廉价的 能源供应提供了保证。目前开采的近海油气田水深都在 300m左右，随着海洋开发科学的兴起，首先需要对大陆架 以及深海进行勘探和考察。在深水作业采用ＲＯＶ，这样 才能长时间的工作，而且一旦发生故障，即可迅速进行干 预。
涂料以氧化亚铜为防污剂，呈棕红色，现在黑色、
浅蓝、浅绿等防污涂料也有使用。水下附着生物对Hale Waihona Puke Baidu
颜色的选择性不很明显。
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3.附着生物对海洋设施的危害
经试验证明：在青岛港一个生长旺季（6-10月 ），每平方米可附着生物大于20kg，发电厂 的冷却水管道每年损失有效直径50-100mm 。
料的研制，现在美国、日本和俄罗斯等国家已经 解决了水下6000米用低相对密度浮力材料的技 术难题，并已形成系列标准。 美国洛克希德导弹与空间公司研制了两种用途的 固体浮力材料：一种是用于浅海的固体浮力材料 ；一种是深潜用的固体浮力材料。 日本海洋技术中心对固体浮力材料的研制开发大 体上分为三个时期：一是1970年水深300m的潜 水作业；二是20世纪80年代初研制载人深潜器 “深海6500”；三是1987年开始研制1万米深 的水下机器人。 俄罗斯目前也研制出6000m水深固体浮力材料 。
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2.国内概况 国内浮力材料一般采用聚氨酯泡沫、环氧树脂
泡沫或其它发泡塑料。与国外同等材料相比， 成本低，但耐压强度低，浸水一段时间后，会 吸水，失去浮力，使用可靠性差，最大工作水 深400米左右。
浅海固体浮力材料采用软木、浮力球、浮力筒 及合成泡沫塑料或合成橡胶，深海用固体浮力 材料尚无单位研制。
在计算机支持下的水下操作系统安装好后，首先要检查、 及维护保养，还要进行修理，都是通过ROV。为了解决深 潜拖体、深潜器和水下机器人等的耐压性、结构稳定性， 提供足够的净浮力，开始研制高强度固体浮力材料（solid buoyancy material, SBM)以替代传统的耐压浮力球和浮力 筒。
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浮力材料实际使用时需要长期浸泡在水中，要求 其耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。在水中使用的 深度不同，对它的强度要求也不同，水深增加， 材料的强度也增加，相对密度随之增大，但浮力 系数降低。水中使用的浮力材料，要求吸水率低 ，吸水平衡的时间短。在浮力材料本身不能满足 防水要求的前提下，还需在浮力材料外表面包敷 防水层，同时还要保证外表面包敷材料耐腐蚀和 抗冲击，以延长它的使用寿命。
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海洋附着生物的特点及影响因素（4条） （1）附着生物的种类及数量随海域及生态环境而改
变；同一海湾，由于季节、生物洄流路线变化、污 染程度、海水含盐量等的改变，其附着生物的种类 及数量可能在不同年度之间发生改变。 （2）附着表面的性质不同，其附着也不同。 附着表面的性质包括以下几方面： （a）表面粗糙度。实验证明光滑的表面不利于生物附着，从
高强度浮力材料主要用于水中设备的配重，漂浮 于水面或悬浮于水中的浮缆、浮标，海底埋缆机 械及声多普勒流速剖面仪，零浮力拖体、ROV等 。使用条件不同，对其性能要求也不一样。随着 海洋技术的开发，高强度浮力材料的应用前景广 阔。
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9.1.2固体浮力材料的分类
固体浮力材料实质上是一种低密度、高强度的多 孔结构材料，属复合材料的范畴，分三大类：中 空玻璃微珠复合材料、轻质合成材料复合塑料和 化学泡沫塑料复合材料。
9.1.4微球复合泡沫材料制备技术
1.制备方法 微球复合泡沫材料的性能与制备技术有很大关系。
微球壳壁很薄，不耐剪切和高压，在成型中应避 免高剪切力和高压力存在。 1）浇注法：适合环氧、聚酯等液体树脂。这种方 法优点是可以不受产品大小及形状的限制。但是 最终混合物的黏度较大，陷入的气泡不容易排出， 且填充量较低，制品的相对密度较大。 2）真空浸渍法：该法制得的复合泡沫质量均匀， 微球的填充率高。但生产规模有限，制造大型制 品困难。
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3）液体传递模塑法 该法的生产规模可不受限制。但微球的填充
量较低，分布均匀性差。 4）颗粒堆积法：要求基体为粉末。这种方
法可以不受液体树脂混合粘度大和不易注 模等缺陷的影响。是制备三相复合泡沫材 料的方法。但树脂含量减少，制品的强度 会随着降低。 5）压塑法：该法微球填充量高，生产规模 不限，成形周期短。
减阻的要求出发也需要粗糙度尽可能低的表面。 （b）表面张力。低表面能的表面憎水，不利于生物附着。 （c）底材的刚性和弹性模量。附着生物在坚硬的底材上容易
附着，在柔软和不稳定表面上难于附着。
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（d）底材表面的微观化学环境。表面pH<5或pH>9的微酸 性或碱性环境，以及一定浓度防污剂的存在可防止生物附 着。
中空玻璃微珠复合材料是由空心玻璃小球混杂在 树脂中形成的，空心玻璃小球占60%-70%的体 积。
复合塑料是由复合泡沫和低密度填料组合改性而 成。
化学泡沫塑料复合材料是利用化学发泡法制成的 泡沫复合材料。主要用于海面浮标系统。
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9.1.3国内外发展概况 1.国外概况 在国外，从20世纪70年代就开始高强度浮力材