新型船舶涂料性能評定和標準
2011-06-21 14:12:41
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在使用各類船舶去探索未知世界和開發(fā)利用海洋的歷史進程中，就一直面臨著海水的嚴重腐蝕環(huán)境和防除海洋附著生物的問題。在眾多防污方法中，采用船舶防銹涂料和防污涂料是船舶防銹防污方法中最方便和最可實際應(yīng)用的手段。防銹防污涂料的發(fā)展也促進相應(yīng)的性能檢測方法和標準。
1 船舶防銹涂料的性能檢測和標準
在各類船舶保護涂料中，對鋼基體來講，防銹涂料是最基本的材料。船底防銹涂料從瀝青系、乙烯系、氯化橡膠系到目前普遍應(yīng)用的環(huán)氧瀝青系，但由于瀝青致癌的危險性，已引起世界各國的關(guān)注和限制，采用厚膜的純環(huán)氧系作為船底防銹涂料已成為趨勢。一次干膜厚度超過 100 m m 已是普遍，但是相應(yīng)的性能檢測方法，特別與相關(guān)的國家標準比較，就有許多不適應(yīng)，如附著力對防銹涂料來講，是一項最基本的性能評定方法，還有其他物理性能，如柔韌性、抗沖擊性等，其方法和指標方面都有不適應(yīng)的，表 1 說明目前國標船舶涂料的附著力和其他試驗方法比較。從表 1 可以看到：
表 1 船舶涂料主要物理性能試驗方法比較
1 船舶防銹涂料的性能檢測和標準
在各類船舶保護涂料中，對鋼基體來講，防銹涂料是最基本的材料。船底防銹涂料從瀝青系、乙烯系、氯化橡膠系到目前普遍應(yīng)用的環(huán)氧瀝青系，但由于瀝青致癌的危險性，已引起世界各國的關(guān)注和限制，采用厚膜的純環(huán)氧系作為船底防銹涂料已成為趨勢。一次干膜厚度超過 100 m m 已是普遍，但是相應(yīng)的性能檢測方法，特別與相關(guān)的國家標準比較，就有許多不適應(yīng)，如附著力對防銹涂料來講，是一項最基本的性能評定方法，還有其他物理性能，如柔韌性、抗沖擊性等，其方法和指標方面都有不適應(yīng)的，表 1 說明目前國標船舶涂料的附著力和其他試驗方法比較。從表 1 可以看到：
(1) 附著力試驗方法雖然多數(shù)已采用直接拉開法，但是直接拉開法也有多種試驗方法和對應(yīng)的儀器，對于一種涂料采用不同的測量方法和儀器，其測量的結(jié)果會有很大的不同，如目前在施工現(xiàn)場對涂料體系采用附著力試驗的方法： ASTM D4541 和便攜式附著力測定儀，按目前標準規(guī)定的儀器有 A1 ～ A5 共 5 種，有人采用其中 4 種儀器，分別對同一種涂料體系進行測定，發(fā)現(xiàn)結(jié)果有很大的差異，表 2 說明試驗結(jié)果情況。
表 2 無機富鋅底漆 / 環(huán)氧中間層漆 / 丙烯酸聚氨酯面漆體系附著力測試結(jié)果
表 2 無機富鋅底漆 / 環(huán)氧中間層漆 / 丙烯酸聚氨酯面漆體系附著力測試結(jié)果
測定儀類型 附著力/Psi
A2: 固定式對中型 1 133—-1 767
A3：液壓式自對中型 333—1 500
A4：自對中型 1 454—1 888
A5：液壓式自對中型 1 295—1 820
從表 2 可以看到，在應(yīng)用直接拉開法進行附著力測試時，有必要說明采用的試驗方法和試驗儀器，只有采用同一試驗方法和試驗儀器的比較才有意義，而同一方法（如： ASTM D4541 ）、不同儀器就可能有不同的結(jié)果，這種由于試驗方法和試驗儀器不同而造成的差異在對不同涂料進行比較時應(yīng)當仔細分析結(jié)果。
(2) 對于厚膜型船舶涂料的應(yīng)用增加，一些試驗方法和結(jié)果就不合適了，如無溶劑環(huán)氧飲水艙涂料用 GB/T 1731 來評定其柔韌性 2.5mm 的合格指標就難達到。
(3) 從表 1 和表 2 分析，有必要對目前的國標進行重新評定。
2 船底防污涂料的性能評定和標準方法的發(fā)展
2.1 防污涂料的性能評定和試驗
由于防污涂料的發(fā)展，對其性能的評定和標準方法也需要作相應(yīng)的增加和改進，分以下幾方面敘述。
(1) 將防污涂料與配套船底防銹涂料作為一個體系進行性能試驗，包括浮筏靜態(tài)浸泡試驗、動態(tài)試驗和實船試驗，而不是單獨對防污涂料進行試驗。
(2) 原先只單獨對船底防銹涂料進行的陰極保護相容性試驗（即耐陰極剝離試驗）改進為將防銹涂料和防污涂料配套的體系一起進行試驗，并在浮筏靜態(tài)浸泡試驗中也增加陰極保護，這樣可與實際使用狀態(tài)一致。
(3) 對無毒防污涂料，如低表面能防污涂料（或稱不粘污損生物防污涂料）設(shè)計靜態(tài)污損生物附著和動態(tài)運動，使附著生物擺脫防污涂料涂層表面相結(jié)合的試驗程序和方法等。
2.2 新型防污劑的性能評定和試驗方法
對于各國相繼推出的新型防污劑，是否得到環(huán)境保護部門的許可，及其從防污涂層中滲出的形式和數(shù)量多少是合理和允許等問題，受到各國相關(guān)部門的關(guān)注。為此各國、各地區(qū)也在近年來抓緊制訂相應(yīng)的檢測方法和標準。船舶防污涂料的防污劑性能檢測標準方法主要有以下幾類。
2.2.1 國際標準
(1) ISO15181 － 1 防污涂料中殺生物劑滲出率的測定——第 1 部分：殺生物劑萃取的通用方法。
(2) ISO15181 － 2 防污涂料中殺生物劑滲出率的測定——第 2 部分：銅離子和萃取和滲出率的計算。
2.2.2 美國標準
美國材料和試驗協(xié)會（ A S T M ）制訂的標準 ASTM D5108 － 90 （ 96 ）防污涂料體系在海水中有機錫滲出率的試驗方法。
另外還有：防污涂料中總銅量的標準試驗方法、防污涂料中有機殺菌劑的滲出率測定方法以及更加符合實船應(yīng)用的動態(tài)滲出率測定方法等。
2.2.3 英國標準
BS 3900-K1 防污涂料殺生物劑及 BS 3900-K2 防污涂料銅離子滲出率測定方法。這兩個標準方法都是一種比較的方法，需要有對照的防污涂料，如法國海軍標準防污涂料 M150 。 BS3900-K2 使用的儀器是原子吸收光譜。
2.2.4 中國標準
我國在 20 世紀 80 年代制訂了防污涂料防污劑含量的檢測方法國家標準： GB6824 － 86 船底防污涂料銅離子實海滲出率測定法及 GB6825 － 86 船底防污涂料有機錫單體實海滲出率測定法。上述標準方法已實行近 20 年，現(xiàn)在正在進行修訂工作。主要改進的地方有：銅離子和有機錫單體的測定從化學(xué)分析方法，改進采用精密儀器測量；針對國際上已認可的新型防污劑，如有機殺菌劑的檢測和滲出率的測定方法。
3 結(jié)論
船舶防銹涂料的發(fā)展，特別是高性能、高固體分、厚膜型防銹涂料的產(chǎn)品已進入市場，需要對性能評定和標準方法進行改進和修訂。船舶防污涂料的發(fā)展和需要，對其性能評定和標準提出了更多的要求，目前迫切要求船舶涂料的生產(chǎn)、研究、檢測等各部門大力合作，共同制定符合新型防污涂料的檢測方法和相應(yīng)標準，如新型有機防污劑的測定方法、低表面能防污涂料的不粘污損生物的評定方法等，以便使得性能測定方法和標準能夠與防污涂料的發(fā)展保持一致。
(3) 從表 1 和表 2 分析，有必要對目前的國標進行重新評定。
2 船底防污涂料的性能評定和標準方法的發(fā)展
2.1 防污涂料的性能評定和試驗
由于防污涂料的發(fā)展，對其性能的評定和標準方法也需要作相應(yīng)的增加和改進，分以下幾方面敘述。
(1) 將防污涂料與配套船底防銹涂料作為一個體系進行性能試驗，包括浮筏靜態(tài)浸泡試驗、動態(tài)試驗和實船試驗，而不是單獨對防污涂料進行試驗。
(2) 原先只單獨對船底防銹涂料進行的陰極保護相容性試驗（即耐陰極剝離試驗）改進為將防銹涂料和防污涂料配套的體系一起進行試驗，并在浮筏靜態(tài)浸泡試驗中也增加陰極保護，這樣可與實際使用狀態(tài)一致。
(3) 對無毒防污涂料，如低表面能防污涂料（或稱不粘污損生物防污涂料）設(shè)計靜態(tài)污損生物附著和動態(tài)運動，使附著生物擺脫防污涂料涂層表面相結(jié)合的試驗程序和方法等。
2.2 新型防污劑的性能評定和試驗方法
對于各國相繼推出的新型防污劑，是否得到環(huán)境保護部門的許可，及其從防污涂層中滲出的形式和數(shù)量多少是合理和允許等問題，受到各國相關(guān)部門的關(guān)注。為此各國、各地區(qū)也在近年來抓緊制訂相應(yīng)的檢測方法和標準。船舶防污涂料的防污劑性能檢測標準方法主要有以下幾類。
2.2.1 國際標準
(1) ISO15181 － 1 防污涂料中殺生物劑滲出率的測定——第 1 部分：殺生物劑萃取的通用方法。
(2) ISO15181 － 2 防污涂料中殺生物劑滲出率的測定——第 2 部分：銅離子和萃取和滲出率的計算。
2.2.2 美國標準
美國材料和試驗協(xié)會（ A S T M ）制訂的標準 ASTM D5108 － 90 （ 96 ）防污涂料體系在海水中有機錫滲出率的試驗方法。
另外還有：防污涂料中總銅量的標準試驗方法、防污涂料中有機殺菌劑的滲出率測定方法以及更加符合實船應(yīng)用的動態(tài)滲出率測定方法等。
2.2.3 英國標準
BS 3900-K1 防污涂料殺生物劑及 BS 3900-K2 防污涂料銅離子滲出率測定方法。這兩個標準方法都是一種比較的方法，需要有對照的防污涂料，如法國海軍標準防污涂料 M150 。 BS3900-K2 使用的儀器是原子吸收光譜。
2.2.4 中國標準
我國在 20 世紀 80 年代制訂了防污涂料防污劑含量的檢測方法國家標準： GB6824 － 86 船底防污涂料銅離子實海滲出率測定法及 GB6825 － 86 船底防污涂料有機錫單體實海滲出率測定法。上述標準方法已實行近 20 年，現(xiàn)在正在進行修訂工作。主要改進的地方有：銅離子和有機錫單體的測定從化學(xué)分析方法，改進采用精密儀器測量；針對國際上已認可的新型防污劑，如有機殺菌劑的檢測和滲出率的測定方法。
3 結(jié)論
船舶防銹涂料的發(fā)展，特別是高性能、高固體分、厚膜型防銹涂料的產(chǎn)品已進入市場，需要對性能評定和標準方法進行改進和修訂。船舶防污涂料的發(fā)展和需要，對其性能評定和標準提出了更多的要求，目前迫切要求船舶涂料的生產(chǎn)、研究、檢測等各部門大力合作，共同制定符合新型防污涂料的檢測方法和相應(yīng)標準，如新型有機防污劑的測定方法、低表面能防污涂料的不粘污損生物的評定方法等，以便使得性能測定方法和標準能夠與防污涂料的發(fā)展保持一致。
