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- 节能减排绿色环保型船舶涂料的发展
2009 年 12 月 18 日“哥本哈根世界气候大会”后,世界各国纷纷采取措施向节能减排和绿色环保方向发展,工业发达国家打出“绿色环保”大旗,作为竞争的优势,我国正处于造船大国向造船强国转变的关键时期,面对挑战,深入开展绿色船舶关键共性技术研究,增强竞争力,促进可持续发展。船舶涂料是船舶节能减排绿色环保的关键共性技术,也是从源头控制来环境污染物和达到节能减排的目标。可以从几方面来发展节能减排和绿色环保型船舶涂料。
环境友好型船舶防护涂料应用研究目前高性能的船舶防护(以防腐功能为主)涂料品种中占绝大多数是溶剂型环氧涂料,因此控制涂料的 VOC 量是最主要的目标。 水性防护涂料是 VOC 最低的涂料种类,逐步用水性防护涂料代替溶剂型环氧涂料是一个长期的努力目标,目前各大船舶漆公司在船舶涂料产品中占的比例还很低,一般在0.1~2%,但是考虑到造船的工序特点和连续快速的造船节奏,水性防护涂料的应用还有相当的难度。在少溶剂和无溶剂船舶防护涂料中,溶剂型的环氧型的船舶涂料已达到相当水平,大多数环氧船舶涂料的 VOC 在 200~400g/L,是属于少溶剂或者高固体分的溶剂型环氧涂料。目前能够达到 IMO 的专用海水压载舱的保护涂层性能标准(PSPC)的环氧涂料产品也基本上在该范围内。在其他内舱,如:货油舱,机舱,空舱,货舱,也多应用环氧防腐涂料,其预期设计寿命多要求达到 15 年。更低 VOC 的环氧涂料,例如 VOC<100g/L(固体体积分大于 95%)的产品目前在船舶工业的用量比例平均只有 5%;一些国家正在积极开发可以符合PSPC 要求的少溶剂或者无溶剂环氧型压载舱保护涂料。另外无溶剂(以环氧型为主)防护涂料的涂装施工特别要求专门的设备和熟练的施工人员,应用场合还受到施工距离和空间的限制,目前在船舶上应用还不普遍。
环境友好型船舶防污涂料
船舶防污涂料是船舶涂料中最特殊和最重要的品种,也是与保护海洋环境直接有关船舶涂料,在本世纪初有机锡自抛光防污涂料全面禁止使用后,以环保型为主的船舶防污涂料相继推出,从防污机理、树脂成分和防污剂几方面可以分成三大类:
(1)无锡自抛光型防污涂料
目前无锡自抛光型防污涂料还是以氧化亚铜为主要防污剂,它们已普遍取代原先的有机锡自抛光防污涂料,成为目前应用的船舶防污涂料的主流。存在的困难是:作为防污剂主剂的铜和铜化合物,已在一些国家和一定类型的船舶上应用受到限制;新的有机杀生物剂需要认可;防污剂渗出率的评定技术和降低船体表面摩擦阻力的性能评定技术还正在发展之中。低表面能防污涂料(或称不沾污染防污涂料)不含任何杀生物剂(或称防污剂),以涂层表面的低表面能状态,使得海洋污损生物附着不上或者附着不牢,在船舶航行中很容易被水流冲掉,或者采用低压水可容易清洗掉的船舶防污涂料称为低表面能防污涂料(或称不沾污染防污涂料)。低表面能防污涂料现状和困难是:已有部分商业化产品推向市场,并在一些远洋船舶上获得了较好的使用效果和经济效益;但是现有产品的价格昂贵,产品的 VOC 比较高,在 400g/L 范围内。另一个问题是防污涂层修补工艺要求高。
(2)仿生型防污涂料
除上述采用化学方法(防污剂)和物理方法(低表面能)防污外,应用生物技术防污也是海洋生物学家和防污技术专家一直探索的目标。这类防污涂料的技术途径可以有:仿照海洋生物所具有的天然抗污结构的纳米级防污涂料;仿照海洋生物身体表面分泌物的成分所配制的防污涂料;从植物中(陆生或海洋)提取天然防污剂所配制的防污涂料;或者其他类型的仿生防污涂料。仿生型防污涂料现状和困难是:目前还处于科研阶段;虽然已有极个别仿生防污涂料产品推向市场,但是效果并不理想;另一个困难是与现有造船工艺的适应性。
(3)节能环保型船体涂料
船舶的金属结构和在海洋环境的应用使得在船舶上的工作和居住条件相当苛刻,为达到船舱内舒适的生活和工作环境,以及减少能源的消耗,提出了节能环保型船体涂料的发展方向,它们可以包括:热反射型船壳涂料和甲板涂料和隔热(热绝缘防护)内舱涂料。节能环保型船体涂料现状和困难是:这类涂料的 VOC 控制比较困难;以及节能效果的评定技术和指标的确定。
总之,船舶涂装作业是船舶建造和维修的最主要污染源。船舶涂料的 VOC 是涂装作业污染的最主要控制因素。采用无溶剂和少溶剂的船舶防腐涂料以及水性船舶涂料是减少VOC 的主要途径。对船舶涂装作业的全程控制是减少船厂环境污染的重要方面。船舶涂料和涂装节能减排是一项长时间任务。