海洋環境是地球上最大的生態系統，生長著大量的海洋生物，其中有一些喜歡附著在船舶和海洋構筑物表面的海洋生物，稱之為污損生物。海洋污損生物附著在船體表面，不僅導致重量增加，而且增加了船體表面粗糙度，改變了船體表面平滑的流線型結構，從而導致航速下降和燃油消耗大幅增加；海洋污損生物還容易附著在舵板、海底閥、通海管道、螺旋槳和聲納表面，嚴重影響船舶機動性能，導致儀器儀表失靈、干擾聲納等。此外，污損生物破壞船體表面的防腐蝕涂層而促進船體腐蝕。腐蝕降低船體結構強度，是造成海難事故原因之一。因此一旦發生污損，則需花費巨額費用用于清除污損生物，修復腐蝕破壞的設備，降低在航率，縮短了船舶的服役壽命。目前防止海洋生物污損的方法有很多，涂裝防污涂料是船舶最為常用的方法。因此性能優異的防污涂料對于防止海洋生物污損，防止船體表面粗糙度增加，避免燃油消耗增加有十分重要的作用。

近年來，世界各國圍繞“碳排放”進行一場經濟博弈，各行各業不可避免地加入這場持久的降低“碳排放”的戰爭中。據了解，船舶也是溫室氣體排放的重要污染源之一，世界上船舶所排放的二氧化碳已經達到11.2億噸，約占全球主要溫室氣體排放量的4.5%。由于全球航運業的迅猛發展，到2020年為止，由于燃油消耗增加所導致的大氣排放量將飆升38%至72%左右。如果船舶不使用防污涂料，船舶的燃油消耗將會增加40%——從現有的年耗燃油3億噸增加至4.2億噸。據估計，防污涂料的使用為全球航運業每年節省燃油開支約300億美元，同時減少3.84億噸二氧化碳和360萬噸二氧化硫的排放。自2010年以來，船舶二氧化碳等溫室氣體排放已逐步納入國際防止船舶造成污染公約（MARPOL），在此背景下，研發具有減阻功能的防污涂料替代現用防污涂料，對于降低船舶航行阻力，降低燃油消耗和減少“碳排放”具有重要作用。

　減阻防污涂料降阻原理與性能

船舶阻力是船舶最重要的總體性能指標之一，決定了船舶快速性能的優劣，主要包括興波阻力、粘壓阻力和摩擦阻力。興波阻力和粘壓阻力主要和船型有關，通過選用優良的船型，可最大限度地減少這兩種阻力。摩擦阻力則主要和濕表面積、物體表面粗糙度、流體介質及介質的湍流分布特性有關。摩擦阻力在船舶等運輸工具所受的總阻力中占有很大的比例，對于水面船舶，其表面摩擦阻力約占總阻力的50%。對于減阻技術的研究，早期的研究工作主要是減小表面粗糙度，即表面越光滑阻力越小。60年代末，科學家發現某些天然樹脂、直鏈高聚物、有機皂等材料可以減少湍流摩擦阻力，對減阻的研究開始向多方面發展，一些新的減阻技術也相繼出現，如粘性減阻、仿生溝槽減阻、柔性壁減阻等，部分減阻技術已得到應用。但對于船舶而言，由于體型巨大，目前一些減阻技術如仿生溝槽減阻技術尚難以大面積應用；此外在減阻的同時，還需保證有長期的防污能力，因此如何將防污技術與減阻技術在同一種涂層產品中應用是富有挑戰性的工作。

　　目前實用化防污涂料有兩種類型，一類是在漆膜中添加具有防污作用的防污劑，通過防污劑滲出到海水中起到防止海生物附著的作用。另一類是形成特殊表面的漆膜，使漆膜表面不易于附著污損生物，或生物附著不牢，在航行水流沖刷下污損生物易于脫落。兩種類型中第一種是主流技術，在各類運營船舶中占據了90%以上。第七二五研究所在第一類涂料研究基礎上，應用粘性減阻理論，通過高分子改性技術，在涂料樹脂主鏈上引入疏水性基團，形成側鏈疏水性基團排列，提高漆膜光滑性，同時減低漆膜水解后的粗糙度，另外通過接枝合適碳鏈長度和特定結構的有機酸調節樹脂主鏈的柔韌性和水解性能，避免側基增多引發漆膜過脆，并通過樹脂合成工藝的進一步優化，提高樹脂的均勻性。在研發的新型具有降阻性能的樹脂基礎上，添加氧化亞銅、高效防污劑等，通過配方篩選，研發了具有減阻功能的B40-SF自拋光防污涂料。采用三維視頻儀測定新型自拋光防污涂料水解前后表面粗糙度，測試結果表明新型自拋光防污涂料在海水中水解之后可顯著降低涂層的表面粗糙度（如圖1）。與現在廣泛應用的磨蝕型839防污涂料相比，采用平板模型測定，高流速下減阻性能可達5%以上，顯示出良好的減阻性能（如圖2）。

　　除了具有良好的減阻性能之外，B40-SF自拋光防污漆不含有機錫、DDT等國際海事組織禁止使用的有害物質，同時具有良好的防污性能，其主要技術指標如表1所示：

防污涂料體系設計

具有減阻功能的自拋光防污涂料應用于船體水線以下，典型的配套涂料體系一般由船底防銹涂料、連接涂料和防污涂料組成，如表2所示，該體系具有3年防污期效。

 

　　B40-SF自拋光防污涂料施工

B40-SF自拋光防污涂料施工與普通防污涂料施工工藝相同，涂料涂裝前應保證前道涂層徹底干燥、涂層表面潔凈，無油污、水跡、灰塵及其它污染物。如有油污可用洗滌劑清洗，泥漿和生物膜可用擦洗的方法除去。如有漆膜局部破損，需將底面處理，依次補涂底漆、連接漆至規定厚度。

涂裝前應將涂料攪拌均勻，目測無粗顆粒；若有目測可見的粗顆粒，應用80目篩過濾后再用。涂裝工作可在氣溫-5～40℃，相對濕度90％以下進行，基材表面溫度應高于露點3℃以上。防污涂料可采用刷涂、輥涂、有氣噴涂和高壓無氣噴涂施工。施工中不建議添加稀釋劑，必要時，加入量不得超過總涂料量的5％。

采用刷涂和滾涂時不宜較長距離來回刷滾油漆，否則容易起毛，單道的干膜厚度為60?m左右。采用噴涂作業時應預先在邊角處刷涂一道油漆，再進行噴涂，以確保涂膜厚度。高壓無氣噴涂約90?m。有氣噴涂主要工藝參數為出口壓力≥0.4MPa，噴嘴口徑2.0-3.0mm；高壓無氣噴涂主要工藝參數為出口壓力≥17MPa，噴嘴口徑0.48-0.63mm。施工中應避免長期吸入溶劑或漆霧，皮膚、眼睛不得接觸本品，施工中應保持空氣流通，涂裝現場嚴禁明火作業。施工完畢后用稀釋劑清洗干凈器具，切忌用水浸泡。

涂裝后應每道測定干膜厚度及檢查涂膜外觀質量。涂層干燥后，采用渦流測厚儀測定涂層干膜厚度：要求80%測試點平均干膜厚度不應小于設計干膜厚度，其余20%測試點最小干膜厚度不應小于設計干膜厚度的80%，每平方米均勻隨機檢測點數不少于30個。每道涂層涂裝后應目測檢查，厚度應均勻，干燥良好，無露底、無針孔、無皺紋、無漏涂、無起泡、無脫落、無分層、無裂縫、無流掛等現象。檢查不足之處應予以補涂。

　B40-SF自拋光防污涂料實船應用

B40-SF自拋光防污涂料在廈門海域進行了實船涂裝性能研究。試驗結果表明：采用輥涂進行涂裝，整體涂裝效果良好，漆膜平整，無漆膜弊病存在。經過1年的實船應用，表明防污涂料防污性能良好。

 

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