0 引 言
通常, 防锈涂料与防污涂料是两个截然不同的涂料系列,但是当它们应用于船舶轻载水线以下的船体部位时, 两者有机地合二为一, 形成一个完整的、缺一不可的涂料体系, 有效地保护船体钢结构免受腐蚀和海生物的污损。船体防锈防污涂料体系也是船舶涂料重要的涂料体系之一, 长期以来受到船东、船厂和涂料供应商的高度关注, 投入大量的人力物力资源, 以确保船体的有效保护和正常的营运效益。同时, 这一体系直接与海洋环境密切接触, 因而也引起世界各国环保组织的高度关注, 不断强化有关的环保法规, 有力地推动了这一涂料体系的技术革新和进步。

1 当代船体防锈防污涂料
新型船体防锈防污涂料与当代涂料发展的大趋势相一致, 也就是高固分、低VOC、节能、低毒和无毒、长效。
1. 1 防锈涂料
当代船体防锈涂料以高固分环氧涂料为主, 已大量作为传统的沥青型和氯化橡胶型防锈涂料的升级换代产品, 应用于船体轻载水线以下。环氧沥青涂料由于具有许多优点和好的性价比, 很早就得到广泛的应用, 但近年来, 由于沥青的毒性, 其使用正在受到越来越严格的限制, 因此, 纯环氧、改性环氧涂料已逐渐成为主流。目前市面上通用的大型船舶船体环氧防锈漆主要有两个等级, 其一是固体分在60% 以上, VOC 在375 g /L以下; 其二是固体分在80%以上, VOC在225 g /L以下。在极端的海洋环境( 如在冰海) 中航行的船只, 其船体水线以下部位, 也往往采用高固体分环氧玻璃鳞片涂料或超强度环氧无溶剂涂料。
1. 2 防污涂料
在防污涂料方面, 由于海事组织( IMO )已经通过决议, 确定了2003年/2008年禁止生产、销售和使用含有机锡的防污涂料(从2003年1月1日起, 全面禁止有机锡化合物作为防污剂在防污涂料中应用, 2008 年1 月1 日起完全禁止作为防污剂用于船舶防污涂料的有机锡化合物的存在) [ 5] 。因此,以氧化亚铜为主要生物活性材料、配以其他生物活性材料不含有机锡的自抛光防污涂料( TFA ), 已成为现在防污涂料的主流。
以有机硅树脂为基料、双组分、湿固化的低表面能防污涂料(也称为 污染释放涂料! ) 由于不含任何生物活性物质, 无毒, 容易清洗, 密度小, 很有可能在今后取代无锡防污涂料。目前这类涂料在一些大型船舶涂料生产商(包括H EMP-EL)都已经有小批量生产和在一些小型船舶上试用。H EMP-EL公司的这类涂料, 从去年底已经成功应用在中型集装箱船舶上。当完全攻克施工、固化等难题和降低成本后, 这一类品种的防污涂料的前景是不可限量的。利用阴极或阳极保护进行船舶的防腐蚀, 以及用电化学方法防污, 作为船舶保护和防污的有效辅助手段, 也将会有进一步的发展。

2 基本配套
目前, 船体水线以下的防锈防污涂料体系基本上有下面几种配套。
2. 1 传统型配套( 12~ 24个月)
氯化橡胶防锈涂料 薄膜型 2 X 40 m
                                  或厚浆型2 X 80 m
传统防污涂料松香油性2 X 50 m
或乙烯/氯化橡胶型2 X 80 m
目前, 这一配套主要用在沿海小型船舶上, 所占市场份额不大, 但是仍然有其市场, 且将持续较长的一段时间。
2. 2 现代通用型配套( 24~ 60个月)
纯环氧或改性环氧高固分涂料 3 X 125 m 或2 X 200 m
改性环氧过渡涂料 1 X 50 m
无锡自抛光防污涂料 2 X 100 m 或3 X 100 m
这一配套的防锈体系通常有超过5年的有效保护期。而自抛光防污涂料的厚度必须根据其抛光率及船舶的航速、航行水域和营运周期等因素来确定。这一防锈防污体系已经普遍应用于全世界的大中型船舶的新造和维修工程。配套中的改性环氧过渡涂料有时可以不用, 但是防污涂料与防锈涂料涂层之间的重涂间隔必须掌握好, 以免影响层间附着力。同时, 必须注意到船体平底部位与垂直部位的海水湍流的区别,而配套不同厚度的自抛光防污涂料。现在, 上许多大型的船舶涂料生产商都已经开发应用计算机软件技术, 为不同船型、不同要求的船舶提供有效经济的船体防锈防污涂料配套, 被称为 量体裁衣!式的计算机辅助配套系统( CAS)。
2. 3 有机硅低表面能防污涂料参考配套( 36~ 60个月)
环氧防锈底漆 3 X 125 m
有机硅过渡涂料1 X 50 m
有机硅低表面能涂料1 X 150 m
这种双组分、湿固化型的低表面能涂料, 虽然在2~ 3 h内在较高的相对湿度下可以达到指触干( 表干), 但其漆膜要达到完全固化一般需要7 d。因此, 采用有机硅低表面能涂料的船舶, 少需要48 h后才能下水。另外, 低表面能涂料表面虽然有易清洁和自清洁的性能, 但它在水中并不会释放任何阻止海生物附着的成分, 长期停泊的船只仍然会附着海生物。因此, 低表面能涂料好应用于那些以中至高速航行, 营运率高的船舶。

3 检测项目和方法
3. 1 检测项目
为了确立和验证船体防锈防污涂料体系的各种性能, 必须制定该体系的各项技术指标及其检测方法。这些项目和指标包括:
涂料状态、特征的常规指标: 如黏度、密度、固体分、颜色、干燥时间等; 施涂性能指标: 如施涂性、混合使用期、流挂流平性、重涂间隔等; 漆膜功能指标: 即涂料成膜后所固有的内在性能, 如防腐蚀性、抗电极电位性、硬度、附着力、耐污性能等;环境指标: 如VOC、毒料品种及释放浓度等; 应用实验: 如在防污漆配方设计试验的后阶段, 还必须做实船试验等。
3. 2 主要检测方法
除了各项常规的物理指标的检测外, 船体防锈防污涂料体系还必须有如下重要的试验。
3 2 1 附着力试验
涂料通过氢键、羟基、羧基等与钢材表面的游离基形成半化合性质的键合, 或由于钢材表面的粗糙度使涂料与钢材表面具有物理性质的附着, 是考察底涂涂料重要的性能指标之一。附着力有多种测定方法, 各有优缺点和片面性。目前对涂膜厚的硬涂层常用的方法是拉开法, 即GB /T 5210-1985, 涂层附着力测定法拉开法作为船体防锈涂层体系, 一般附着力应>3M Pa。
3 2 2 盐雾试验
模仿海洋环境和海水盐度, 在不同的温度下, 定期对防锈涂料体系样板进行喷淋, 经过一定的周期, 对涂层体系的表现进行观察和评价, 是目前世界上在防锈涂料的研究和检测中常用的试验手段。这是一种定性和比较的方法, 与涂料的实际使用期效并没有的直线关系。一般地说, 经过一定周期的试验, 涂层体系不应出现锈点、起泡、附着力下降及漆膜破坏等。与盐雾试验类似的试验方法还有浸泡试验、湿热试验等,试验介质可以是盐水, 也可以是淡水, 还可以是各类酸、碱溶液或化学溶剂等。这一类试验方法包括:GB /T 1740- 1979( 89) 漆膜耐湿热测定法; GB /T 1763-1979( 89)漆膜耐化学试剂性测定法; GB /T 1771- 1991色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定; GB /T 5209- 1985 色漆和清漆耐水性的测定; GB /T 10834- 1989船舶漆耐盐水性的测定。
3 2 3 耐阴极剥离试验
现代远洋船舶都配有阴极保护装置, 在船底产生一定的电极电位。因此, 船体防锈漆体系必须与阴极保护方法相适应, 能够耐一定的电极电流的通过而不至于脱落。防锈漆体系的耐阴极剥离性测定按GB /T 7790- 1996方法进行。采用已鉴定合格的船底防锈漆体系作为对照样板进行比较, 试验30 d, 试样的剥离面积不应大于对照板剥离面积的10%。除了防锈漆体系必须做这一试验外, 整个船体防锈防污漆体系也必须做与阴极保护相容性的测定。
3 2 4 防污性能
防污涂料的防污性能早是通过浅海挂板试验来评价的, 后来发展了在实验室的动态模拟加速试验。作为防污涂料的研究开发的后的一个步骤, 还必须通过实船试验。
3 2 4 1 浅海浸泡试验
按照船体防锈防污涂料配套喷板, 干燥, 然后放入规定海港中的浮筏下面的海中一定的深度, 经过一定的时间(一般是1个月1次), 把样板提出海面, 对样板表面的涂膜状态、海生物种类、大小、污染面积进行观察, 记录, 拍照, 与对照板进行比较和评价的方法, 称为防污漆的浅海浸泡试验, 参照GB /T5370- 1985方法进行。在西班牙巴塞罗那地中海滨, 印度孟买, 美国佛罗里达,新加坡, 以及我国的海南三亚港, 广东湛江, 福建厦门港等地都有浅海浸泡浮筏, 供试验用。浅海浸泡试验一般必须在当地海生物旺季到来之前, 把样板放入浮筏试验, 样板至少经过一个海生物旺季, 甚至2~ 3个海生物旺季, 分别评价为一般、中期效和长期效的防污涂料。
3 2 4 2 动态模拟试验
防污涂料的动态模拟试验, 是在实验室的条件下, 把试验样板固定在一个转鼓向外的一面, 模仿船舶航行速度(如18 ~56 km /h), 在放有天然海水或人工海水的容器中进行旋转, 经过一定的试验周期, 检查和评价防锈防污漆体系的表现。条件好的实验室, 可以把转鼓放在海边引入海水的大型槽中进行试验。这一试验方法还可以测定自抛光防污漆的抛光率。参照GB /T 7789- 1987 船舶防污漆防污性能动态试验方法进行。防污涂料的检测和试验, 还有实船试验, 防污涂料中毒料(如铜离子、锡离子等)的测定, 抛光率的测定, 降阻率的测定,以及与阴极保护相容性的测定等。