21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，海洋在全球的戰(zhàn)略地位日益凸顯，海洋經(jīng)濟(jì)已成為世界經(jīng)濟(jì)的新趨向。然而海水腐蝕和海洋生物污損問題已成為限制海洋資源開發(fā)利用的兩大主要問題。隨著航運(yùn)、海防、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及海濱電廠等的發(fā)展，海洋生物污損所帶來的危害越來越嚴(yán)重，也愈加受到人們的重視。為了科普海洋裝備設(shè)施腐蝕防護(hù)相關(guān)知識(shí)，破解海洋腐蝕、海洋生物污損等相關(guān)難題，值此2016第三屆海洋材料與腐蝕防護(hù)大會(huì)來臨之際，記者特邀請(qǐng)到海洋涂料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、海洋化工研究院有限公司桂泰江總工程師做一系列的精彩解讀。

    桂泰江總工程師

    記者：請(qǐng)您介紹一下目前海洋工程領(lǐng)域的腐蝕現(xiàn)狀及看法？

    桂總工：海洋裝備設(shè)施的腐蝕問題是普遍存在的，只不過在海洋這個(gè)嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境中，金屬材料和非金屬材料的腐蝕比在陸地更為嚴(yán)重，海洋裝備設(shè)施的大型化、高使用率等特點(diǎn)，腐蝕的后果會(huì)影響裝備的正常使用，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)產(chǎn)生海洋環(huán)境的污染。因此防腐技術(shù)是海洋工程建造的一項(xiàng)關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)。

    采用涂裝涂料和電化學(xué)保護(hù)相結(jié)合的措施是海洋裝備的防腐最有效的辦法。

    涂裝涂料具有施工簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，所以防腐涂料在海洋防腐領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。

    海洋裝備如船舶、鉆井平臺(tái)、海上風(fēng)電設(shè)施和跨海大橋等在建造和維護(hù)時(shí)有一系列的防腐國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可遵循，就涂料而言，就有“ISO12944防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)”、“ISO20340近海及相關(guān)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂料的性能要求”、“NACE SP0 108防護(hù)涂料對(duì)近海結(jié)構(gòu)的腐蝕控制”、“NORSOK M501 表面處理與保護(hù)涂料”和“IMO船舶壓載艙保護(hù)涂料性能標(biāo)準(zhǔn)（PSPC）”等。在這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，針對(duì)裝備的所處的環(huán)境和使用工況，推薦需采用的涂料體系，也對(duì)表面處理、涂裝要求及使用壽命作了說明。就現(xiàn)有涂料技術(shù)和施工技術(shù)，只要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，能滿足目前大多數(shù)的海洋工程設(shè)施的防腐要求。當(dāng)然隨著南海島礁建設(shè)、深海研究的開展、特種海洋裝備應(yīng)用等，有些特殊的環(huán)境和工況，以及為了應(yīng)對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，仍需要研發(fā)新的防腐技術(shù)，包括涂料技術(shù)。

    記者：您長(zhǎng)期從事海洋涂料的研發(fā)，請(qǐng)您談?wù)労Ｑ笸苛蠎?yīng)用現(xiàn)狀？

    桂總工：海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)海洋新材料的需求日益迫切， 海洋涂料作為給海洋設(shè)施提供防腐、防污和功能化的一種海洋新材料得到了迅速發(fā)展，同時(shí)隨著環(huán)境保護(hù)日趨嚴(yán)格，低碳經(jīng)濟(jì)的要求，一系列與涂料相關(guān)的法規(guī)和條約的實(shí)施，對(duì)世界涂料技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了根本性的影響。如各國(guó)的VOC法規(guī)、IMO的《國(guó)際控制船舶有害防污系統(tǒng)公約》（AFS公約）、《船舶壓載艙保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》（PSPC）、歐盟的殺菌劑產(chǎn)品指南（BPD）和REACH法規(guī)等促進(jìn)了海洋涂料技術(shù)的發(fā)展。

    隨著修造船業(yè)和海洋工程的發(fā)展，制造技術(shù)的不斷提高，自動(dòng)化程度日益提高，建造周期在縮短，這對(duì)海洋涂料的綜合性能的要求越來越高。為了滿足環(huán)境和業(yè)主的要求，海洋涂料向著高性能、節(jié)省能源和資源、施工方便高效、環(huán)保衛(wèi)生、功能化的方向發(fā)展。

    現(xiàn)在就防腐涂料的技術(shù)現(xiàn)狀和主要品種作一些介紹，因?yàn)榉栏苛鲜呛Ｑ笸苛现惺褂昧孔畲蟮姆N類。

    環(huán)氧防腐涂料又是防腐料中用量最大的綜合性能最好的品種，主要向快干、厚膜、無溶劑型發(fā)展，主要的品種有通用環(huán)氧防銹底漆、快干低溫固化環(huán)氧防銹底漆、低表面處理環(huán)氧防銹底漆等。

    通用環(huán)氧防銹底漆適用船舶的各部位，減少涂料種類，簡(jiǎn)化了涂裝配套體系，減少施工工序，這類底漆不僅能與絕大多數(shù)類型的面層涂料配套，而且在舊船維修時(shí)能復(fù)涂在大多數(shù)類型的舊涂料上面，現(xiàn)在船舶和海工裝備上已廣泛應(yīng)用。

    低表面處理環(huán)氧防銹底漆可用于表面處理困難，表面處理等級(jí)只能達(dá)到St2級(jí)的場(chǎng)合，大大地降低表面處理的工作量和費(fèi)用，關(guān)鍵在于選用具有優(yōu)異的滲透性、潤(rùn)濕性、附著力、封閉性能的特殊環(huán)氧樹脂。

    快干低溫固化環(huán)氧防銹底漆可減少涂裝時(shí)間，縮短建造周期，滿足冬季施工要求，有的快干環(huán)氧防銹底漆涂裝間隔只有3小時(shí)，大大低于常規(guī)環(huán)氧涂料的涂裝間隔。低溫固化環(huán)氧防銹底漆可以在5℃以下甚至更低的溫度下固化，滿足冬季施工的要求，主要選用酚醛胺、脂環(huán)胺等新型固化劑，保證環(huán)氧涂料能低溫固化，縮短涂裝間隔。

    壓載艙的防護(hù)對(duì)船舶的使用壽命和安全起非常關(guān)鍵作用。國(guó)際海事組織（IMO）要求執(zhí)行強(qiáng)制性的《船舶壓載艙保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》（PSPC），在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)涂料的性能、使用方法及表面處理要求等都作明確、詳細(xì)的要求。目前高固體分環(huán)氧涂料和無溶劑環(huán)氧涂料是壓載艙涂料主要品種。無溶劑環(huán)氧涂料具有內(nèi)應(yīng)力低、邊角的涂覆率好和防腐性能優(yōu)異的特點(diǎn)，應(yīng)用日益普遍。

    為了提高壓載艙涂料的抗開裂性，有添加特殊的纖維增強(qiáng)是環(huán)氧壓載艙涂料的強(qiáng)度、韌性；有添加特殊的熒光顏料，涂層在紫外光的照射下，容易發(fā)現(xiàn)針孔等缺陷，及早發(fā)現(xiàn)涂層缺陷，保證涂裝質(zhì)量。

    生活艙涂料已實(shí)現(xiàn)了水性化，也是僅有的幾個(gè)可在海洋環(huán)境應(yīng)用的水性涂料品種。水性艙室涂料，干燥過程中不向環(huán)境散發(fā)有害氣體，沒有著火的危險(xiǎn)，保光保色性能好，相對(duì)濕度高于80%也可以施工，非常適合狹小空間的涂裝。

    常用的上層建筑及船殼涂料品種有醇酸、氯化橡膠、丙烯酸、環(huán)氧、聚氨酯涂料。

    從發(fā)展趨勢(shì)看，有機(jī)硅改性醇酸、硅氧烷涂料這兩個(gè)品種很有發(fā)展前景。有機(jī)硅改性醇酸涂料綜合有機(jī)硅耐候性能好和醇酸涂料施工方便、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，老化性能明顯優(yōu)于氯化橡膠、丙烯酸船殼涂料，性價(jià)比優(yōu)異。

    硅氧烷涂料具有優(yōu)異耐候保光性，優(yōu)于脂肪族聚氨酯涂料，高固體分，優(yōu)異的防腐性能，二道涂層體系，不需要中間漆，施工工序少的優(yōu)點(diǎn)。

    防銹顏料作為防腐涂料的主要成分，對(duì)涂料的防腐性能起關(guān)鍵性的作用，同時(shí)防銹顏料的環(huán)保性受到日益關(guān)注。含鉛和鉻的防銹顏料在發(fā)達(dá)國(guó)家已禁用，我國(guó)已把此類防銹顏料歸為雙高產(chǎn)品，中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)出了“淘汰含鉛涂料的倡議書”，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)淘汰含鉛涂料的進(jìn)程。

    記者：解決海洋生物污損可以說比防腐更具挑戰(zhàn)性，談?wù)労Ｑ蠓牢弁苛霞夹g(shù)開發(fā)現(xiàn)狀及未來展望？

    桂總工：隨著《國(guó)際控制船舶有害防污系統(tǒng)公約》（AFS公約）的生效，有機(jī)錫防污涂料已全面退出市場(chǎng)，防污涂料朝著不含有機(jī)錫、低氧化亞銅含量、不含重金屬殺菌劑和無殺菌劑的方向發(fā)展。作為防污涂料的核心技術(shù)--高性能樹脂技術(shù)和環(huán)保型防污劑對(duì)防污涂料的性能起著關(guān)鍵性的作用，科學(xué)家和各大海洋涂料公司對(duì)防污涂料基體樹脂的研究具有極高的興趣，投入了大量的精力和經(jīng)費(fèi)。

    防污涂料基體樹脂主要有二大類，一類用于自拋光涂料，另一類用于低表面能涂料。

    目前主流的技術(shù)還是無錫自拋光防污涂料，可水解或離子交換的丙烯酸聚合物主要有丙烯酸銅聚合物、丙烯酸鋅聚合物、丙烯酸硅烷聚合物三類。大家關(guān)注采用精細(xì)的合成技術(shù)如可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合方法（RAFT），合成更合適的分子量和分子量分布，保證樹脂具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定的拋光率。

    其他一些樹脂技術(shù)也激發(fā)了科學(xué)家濃厚的興趣。生物降解樹脂由于能夠在較短時(shí)間內(nèi)降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何危害，如聚酯類、聚乳酸及接枝到丙烯酸聚合物等；將有殺菌基團(tuán)的接枝到樹脂上，使樹脂同時(shí)具有水解和防污作用，歐盟的第７科技框架中就有類似的科研項(xiàng)目。

    低表面能防污涂料不含殺菌劑，環(huán)境友好性突出，用于低表面能防污涂料的基體樹脂主要有室溫固化的有機(jī)硅樹脂、氟碳樹脂以及氟硅樹脂三大類。低表面能防污涂料的性能受涂層表面能、厚度、彈性模量、表面光潔度等因素的影響。早期該類涂料產(chǎn)品適用于高速（大于30節(jié)）近海船只和在航率高的遠(yuǎn)洋船（航速大于15節(jié)），隨著技術(shù)的進(jìn)步，已適用于各種船況。隨著性價(jià)比的提高，該類防污涂料的應(yīng)用將越來越廣。

    防污涂料的基體樹脂技術(shù)還有水凝膠樹脂、雙親樹脂技術(shù)等的應(yīng)用，都取得了很好的進(jìn)展。

    對(duì)于含殺菌劑的自拋光防污涂料而言，防污劑是發(fā)揮防污作用的核心成分。氧化亞銅是目前應(yīng)用最為廣泛的一種海洋防污劑，它對(duì)硬污損（Hard fouling）海生物具有良好的防污活性，但對(duì)軟污損（Soft fouling）海生物防污效果不佳，需要添加輔助防污劑（Booster Biocide），如吡啶三苯基硼烷（PTPB）、吡啶硫酮銅、吡啶硫酮鋅、4,5-二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮（DCOIT）、N-環(huán)丙基-N'-（1,1-二甲基乙基）-6-（甲基硫代）-1,3,5-三嗪-2,4-二胺（Irgarol 1051）、2-（對(duì)-氯苯基）-3-氰基-4-溴基-5-三氟甲基-吡咯（Econea）等。氧化亞銅難以降解，并在港灣等地蓄積，從而許多國(guó)家降低其使用量或是已經(jīng)完全禁止使用。未來防污劑需要做到真正高效，環(huán)保，可降解，對(duì)生態(tài)環(huán)境無危害。通過前幾年環(huán)保部項(xiàng)目“DDT防污涂料替代產(chǎn)品的研究”的實(shí)施，我國(guó)已具備殺菌劑對(duì)海洋生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響的評(píng)估能力，這對(duì)我們自主研發(fā)新型的防污劑打下了基礎(chǔ)。

    還有一些技術(shù)在防污涂料的研究方面得以應(yīng)用，如仿生技術(shù)、生物酶和超疏水技術(shù)等。防污涂料的發(fā)展將由低氧化亞銅含量發(fā)展到無氧化亞銅、無殺菌劑的防污涂料。國(guó)際海事組織要求對(duì)船舶的能效考核，對(duì)防污涂料提出更大的挑戰(zhàn)，船底涂料不僅要具備防污性，還要希望涂層具備減阻功能。

    記者：您參加過前兩屆的海洋大會(huì)并且都是分會(huì)場(chǎng)主席，請(qǐng)您談?wù)剬?duì)前兩次海洋大會(huì)的看法和建議？

    桂總工：海洋大會(huì)是腐蝕和海洋材料界的一次盛會(huì)，層次高、參會(huì)人數(shù)多、涉及的領(lǐng)域廣，提高了全社會(huì)對(duì)海洋腐蝕與防護(hù)的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)新材料在海洋產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。

    記者：2016第三屆海洋材料與腐蝕防護(hù)大會(huì)即將召開，請(qǐng)您談?wù)剬?duì)這次會(huì)議的看法和期許？

    桂總工：海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海洋權(quán)益的保護(hù)在國(guó)家戰(zhàn)略和安全中占據(jù)極其重要的地位，這對(duì)海洋材料和海洋腐蝕防護(hù)的發(fā)展帶來極佳的機(jī)遇。

    如何突破海洋新材料在海洋腐蝕防護(hù)領(lǐng)域得到應(yīng)用的瓶頸，已得到了大家的共識(shí)。希望大會(huì)搭建一個(gè)平臺(tái)，溝通信息，讓高校、科研院所和企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，從海洋材料的研發(fā)和應(yīng)用形成鏈接，推動(dòng)這海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我相信只要通過整合全社會(huì)的資源，中國(guó)的海洋材料和海洋腐蝕防護(hù)水平能趕上世界先進(jìn)水平。

    后記：隨著海洋資源的進(jìn)一步被開發(fā)利用，海洋生物污損所造成的損失愈加嚴(yán)重，因此防止海洋生物污損的研究有著廣闊的發(fā)展前景，研發(fā)具有環(huán)保、廣譜高效、長(zhǎng)壽命的防污技術(shù)是未來海洋材料防腐的主題。

    人物簡(jiǎn)介

    桂泰江，博士，教授級(jí)高工，海洋化工研究院有限公司總工程師，海洋涂料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國(guó)涂料協(xié)會(huì)專家委員會(huì)主任委員，中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)水環(huán)境專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)腐蝕與污損專業(yè)委員會(huì)副主任委員，美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)涂裝協(xié)會(huì)會(huì)員，《涂料工業(yè)》、 《中國(guó)涂料》 、《現(xiàn)代涂料與涂裝》編委。從事海洋涂料、功能涂料及功能材料的研發(fā)，主持完成國(guó)家和省市科研項(xiàng)目四十多項(xiàng)。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利十項(xiàng)，授權(quán)八項(xiàng)。參與編寫涂料專著三部，發(fā)表論文五十多篇。

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責(zé)任編輯：王元

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