船舶防污漆应用探讨

［引用格式］王士猛,贺忠臣.船舶防污漆应用探讨[J].船舶物资与市场,2019(8):35-36.

船舶防污漆应用探讨

王士猛，贺忠臣

（江南造船（集团）有限责任公司 涂装二部，上海 201913）

摘 要：船舶长时间在海洋中航行，必然会受到海洋生物的影响，目前广泛运用的船舶防污漆在发挥杀菌、削弱海洋生物影响作用的同时，对海洋环境造成了巨大破坏。本文首先介绍船舶防污漆的发展，其次分析生物防污漆、自抛光防污漆、非化学释放防污漆的应用现状。

关键词：船舶；防污漆；杀菌；应用

中图分类号：U668 文献标识码：A DOI:10.19727/j.cnki.cbwzysc.2019.08.009

0 引言

当船舶航行于海洋时，海洋生物会粘附在船舶水下部分并且快速生长，导致船舶重量大大增加，船舶水下部分粗糙度不断提升，在较大程度上提高了船舶的前行阻力，航速下降，油耗增大。为了降低与避免此类危害，现代船舶都会进行防污漆喷涂处理，以加强船舶的防腐蚀能力。

1.1 无锡自抛光防污漆

无锡自抛光防污漆是我国已有船舶防污漆中最重要的产品，其工作机理如下：经过船舶航行过程中漆膜较为缓慢的溶解，使得船舶防污漆（毒剂）逐渐释放于海水中，对粘附在船舶水下部分的海洋生物实施毒杀，因为漆膜在船舶航行过程中会跟随水流磨蚀，此类自抛光作用会使船舶维持住流线型的外表，以减少行驶中的阻力。当前所运用的船舶防污漆大都是复合型防污漆。值得注意的是，农药DDT在我国曾经被当作防污漆使用。伴随人们环境保护意识的不断提升，因防污漆毒性所引起的环境污染问题引起了社会各界人士的重视，研制“高效、无毒、环保”的船舶防污漆是时代不断发展的必然。

1 船舶防污漆的发展

在古时，如果一艘木船不采用任何防护措施，停留于海上数月的时间，木船底部就会千疮百孔，直至木船完全腐朽，无法再使用。在帆船时期，人类将含砷的材料与石灰作为涂料，以维护船舶底部不会受到海洋生物的粘附、繁衍、生长以及蛀蚀等，直至18世纪末期钢质船的问世以及近代化学工业的快速发展，人类开发出了以金属化合物制成的船舶防污漆(主要是含铜、含汞、含锌、含铅以及含铬酸盐的防污漆)。因为船舶(还有港湾建设基础设施、养殖网箱、海上钻井平台等其他水下设施)长时间处在海洋环境中，被牡蝠与藤壶等其它海洋生物粘附，其外壳极易损坏，造成船舶声呐信号失去作用，还会提升船舶的重量，导致船舶航行阻力增大，油耗大幅度上升，船舶航行成本大大增加。在20世纪60年代，人类研发出有机锡化合物，即含有三丁基锡(TBT)的防污漆，并且通过大量实践发现其对于粘附在船舶水下部分的海洋生物有更加大的杀伤力，同时从船底表面缓慢释放，有效期更加长久。其后，全球船舶建造行业由于其较好的防污功效而大量运用。

我国船舶防污漆主要有基料可溶型、基料不溶型以及无毒低表面能型3种。其中，基料可溶型，即无锡自抛光防污漆是最为关键的船舶防污漆类型。

1.2 低表面能防污漆

低表面能防污漆由于其无毒且较为特殊的防污原理，而引起相关人员的重视。低表面能防污漆的工作原理是运用仿生的荷叶效应。荷叶外表的低表面可以让水滴快速汇聚而变成水珠，非常容易滑落[1]。海洋生物同样也很难粘附于涂有低表面能防污漆的船舶表外表面，虽然勉强可以附着上去，最后还是会被船舶自身航行时所形成的水流冲走。但是，低表面能防污漆如同一把“双刃剑”，因为其表面能需满足“低”的要求（对于藤壶来说，只有低于1.2×10-4 N/m的防污涂层表面能才可以避免其粘附），并且还会导致其与底漆或者防锈漆间的配套性比较差，重涂性相对较低。

2 船舶防污漆的应用

2.1 生物防污漆的应用

理想化的船舶生物防污漆应该符合以下要求：

1）在特定浓度下，对于防污海洋生物对象很有效，但对于非防污海洋生物对象没有任何效用；

收稿日期：2019-07-26

作者简介：王士猛（1987-），男，本科，工程师，研究方向为船舶工程、船舶涂装。

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工程应用

2）生成物有较强的经济性，对保持自然界的生态平衡毫无危害；

3）在自然环境下半衰期时间较少，并且可以分解，以避免在泥浆中不断沉积至有毒；

4）对水与大气无污染，不会影响到人们的身体健康；5）制作的防污漆在涂装以及清除过程中不会对施工人员造成危害。天然防污活性物质源自于大自然，基本上满足上述几点要求，从很多植物当中能够提取出具备生物活性的物质用作船舶防污漆。以粉末状的辣椒素（源自于洋葱、胡椒、或者辣椒）制作而成的低表面能无毒船舶防污漆，能够有效抵御海洋生物与细菌的粘附，并且对于金属、水泥以及木材等材质有较强的附着力。将生物活性物质用作原料制作而成的船舶防污漆既经济、高效，又环保，然而现阶段依然处在实验、研究阶段，距离实际运用还有很长的路要走。其主要是因为活性物质在海水中释放速度较快，运用时间短，以及这种天然防污剂在制作成防污漆以后如何维持其活性的问题。

2.2 无锡自抛光防污漆的应用

第一代新型的无锡自抛光涂料所运用的是经济性较强的松香树脂基组作为基体，装有数量庞大的Cu2O与有机防污助剂[2]，例如：敌草隆(diuron)、Irgarol 1051、DCOIT等，以实现取代TBT、DDT防污功效的目的。在生物农药产品指令(BPD)中，“防污剂”指的是“提供给运用者的包含一类或者多种活性组分的制剂又或是物质，它们经过生物或者化学的形式能够伤害、毁坏、影响以及控制有害的生物”。现阶段，应用较多的光谱有机防污剂主要有敌草隆、Irgarol 1051、锌羟基吡啶硫酮、DCOIT、苯氟磺胺等。

2.3 非化学释放防污漆的应用

1）低表面能防污漆的应用

按照Dupre推导的公式可以发展，固体外表面的自由能越小，附着力也就越低，表面液体就会有越大的接触角。运用表面自由能极低的材料，液体在其表面很难完全铺开，严重影响海洋生物的粘附。这种低表面能材料常见的是：有机氟、有机硅材料。在含有机硅氧烷材料与聚四氟乙烯材料上，有着很低的表面能色散分量，导致藤壶的粘附延迟，阻碍藤

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壶的生长、发育，有效降低污损程度。除此以外，有机硅氧烷表面存在着与水高的互相作用力，表面吸水、排斥盐分，进而产生与海水盐度有较大差距的液膜，影响玻璃海鞘与藻类的黏糊，防污性能相对较好。

2）酶防污漆的应用

当前，人们广泛研究、运用较多的酶，其主要作用是形成阻碍剂、降解海洋生物的黏着附着剂、影响不同细胞间的物质传递等。经过以上途径，能够影响海洋生物的粘附、定殖、形成生物膜等过程。按照酶与底物的不同性质，Olsen等将酶防污漆划分成2种类型：

1）直接酶法防污漆，其所指的是具备降低毒性又或者黏合性的蛋白酶在船舶防污漆当中的运用；

2）间接酶法防污漆，其所指的是蛋白酶运用底料或者海水当中的物质形成毒性物质以降低污损程度。目前，有望运用于船舶防污漆中的酶主要有透明质酸酶、过氧化氢酶、溶解酵素酶等。

然而，酶在船舶防污漆的运用同样面对着很多问题，比如：蛋白酶与底物间的兼容性、蛋白酶应如何固定、蛋白酶应保持怎样的释放速度、在海水环境中蛋白酶的活性等[3]。所以，将酶用于船舶防污漆中还需人们进一步研究、探索、实践。

3 结语

在海洋经济环境下，船舶承载的任务日益重大，为了确保各项任务的成功完成，亟需提高船舶的可用年限与可靠性。所以，相关人员应开发与运用经济、高效、环保型的船舶防污漆，以促进成本的降低、船舶综合性能的加强。

参考文献：

[1]金晓鸿.海洋污损生物防除技术和发展(Ⅳ)——中国船舶防污漆技术的发展过程[J].材料开发与应用,2006(02):44-46.

[2]秦铮,谢远忠.船舶防污漆的应用和发展(英文)[J].大连海事大学学报,2010,36(S1):131-133.

[3]梁艺怀. 船舶防污漆杀生活性物质敌草隆的上海港区环境风险评价[C]//中国毒理学会.中国毒理学会第四届中青年学者科技论坛论文集.中国毒理学会:中国毒理学会,2014:2.