防污涂料，是防止海生物附著、蛀蝕、污損，保持浸水結(jié)構(gòu)如船艦、碼頭、聲納上光潔無物所用的涂料。由漆料、毒料、顏料、溶劑及助劑等組成。涂于防銹底漆之上，利用涂料中的毒劑緩慢滲出，在涂膜表面形成有毒表面層，將附著于涂膜的海洋生物，如藤壺、石灰石等殺死。防污涂料可分為：接觸型、增劑型、擴(kuò)散型、自拋型，主要用在海水、淡水中的船舶、海洋結(jié)構(gòu)物、管道等防污工程中。
海洋生物污損在海洋環(huán)境中無處不在，是航運(yùn)業(yè)面臨的最主要的問題。據(jù)研究，常見的海洋污損生物多達(dá) 2000 種，最常見的是藻類、水螅、藤壺、牡蠣等，它們的附著對(duì)船舶和海洋設(shè)施造成極大的危害，嚴(yán)重阻礙了海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。海洋生物附著會(huì)導(dǎo)致船體自重和航行摩擦力的增加、電力和燃料消耗的增加、海洋輸送管道的堵塞以及海洋儀器的失靈等。海洋運(yùn)輸費(fèi)用在過去的三十年內(nèi)翻了兩番，給世界貿(mào)易和海運(yùn)貿(mào)易帶來了嚴(yán)重的損失。
迄今為止，涂覆船舶防污涂料仍然是防止海洋生物附著的最經(jīng)濟(jì)而有效的措施，因此，船舶底部需要涂裝防污涂料
防污涂料的組成
防污涂料主要由樹脂、防污劑、輔助材料、填充料和溶劑五大類組分組成。
常用的樹脂有：氯化橡膠、氯乙烯醋酸乙烯共聚物、環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂等。
常用的防污劑有：氧化亞銅、硫氰酸亞銅、氧化鋅、硫酸銅、銅粉、環(huán)烷酸銅、有酸銅、有機(jī)錫、DDT、百菌清、2-甲硫基-4-叔丁胺基-6-環(huán)丙胺基三嗦、敵草隆、4,5-二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮、吡啶硫酮鋅等。
常用的輔助材料有：氧化鐵紅、松香、滑石粉、二氧化鈦、鄰苯二甲酸二辛酯、塔油、磷酸三甲酚酯、凡士林、氯化石蠟等。
常用的有機(jī)溶劑有：二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丁醇、環(huán)己酮等。
特點(diǎn)
1、在一定時(shí)間內(nèi)能防止海洋附著生物的附著；
2、漆膜內(nèi)的毒料穩(wěn)定地逐步向海水滲出；
3、漆膜具有一定的透水性，以保證毒性連續(xù)滲出；
4、與防銹漆有良好的附著力和配套性能，防污涂料本身亦應(yīng)有較好的層間附著力并能與防銹漆微溶為好。
5、漆膜要有良好的耐海水沖擊性，在長期浸沒于水中時(shí)不起泡、不脫落；
6、在航行過程中，有不同程度的自拋光能力；
7、有良好的貯存穩(wěn)定性，一般為1年，在貯存期間防污性能不下降
發(fā)展歷程
公元前兩千多年前，當(dāng)時(shí)使用的是木殼船，人們就用薄的鉛板來包覆船殼以保護(hù)船底。公 元 前3世紀(jì)，希臘人用焦油、蠟和鉛覆蓋船體，羅馬人和希臘人用銅釘來保護(hù)鉛覆蓋物。公元前5世紀(jì)，人們將砷、硫磺等與油的混合物涂覆在船底。從13世紀(jì)到15世紀(jì)，瀝青被廣泛用于船只的保護(hù)，有時(shí)與油、松香或動(dòng)物脂混合使用。到17世紀(jì)，開始用銅板作為防污材料。19世紀(jì)，隨著鋼鐵船體的出現(xiàn)，由于銅對(duì)鋼鐵船殼的加速腐蝕，最終廢止了包覆銅板的防污技術(shù)。由于人們認(rèn)識(shí)了銅對(duì)海洋生物的抑制作用，由此開始了以銅為毒料的制造防污涂料的歷史。18 世紀(jì)中期，基于在聚合物介質(zhì)中釋放毒物的這一想法，開發(fā)了不同品種的防污涂料。氧化銅、砷和氧化汞在當(dāng)時(shí)是最受歡迎的防污劑。溶劑包括松脂、石腦油和苯。亞麻油、蟲膠清漆、焦油和各種松香被用作基料。美國海軍基于該機(jī)理成功地制備出價(jià)格低廉的防污涂料，其有效期可達(dá)18個(gè)月。20世紀(jì)50年代中期，有機(jī)錫作為毒料開始用于防污涂料中；60年代初，含有機(jī)錫的防污涂料已經(jīng)商品化，這種光譜殺蟲劑是以游離的形式存在于涂料中 ；至70 年代，才出現(xiàn)了防污期效長的有機(jī)錫自拋光防污涂料TBT-SPC，其防污有效期一般為5 a，很快就成為防污涂料的主流產(chǎn)品。
阿克蘇諾貝爾旗下國際油漆升級(jí)并壯大了其防污涂料產(chǎn)品陣容。新產(chǎn)品擁有更高的體積固體份，意味著每個(gè)配套的涂層數(shù)可以得到減少，同時(shí)還能減少過噴和揮發(fā)性有機(jī)化合物排放。升級(jí)后的產(chǎn)品組合極具運(yùn)營成本效益，以及出色的環(huán)保和性能優(yōu)勢，從而幫助船東、營運(yùn)公司和船廠應(yīng)對(duì)由油價(jià)浮動(dòng)和日益增加的環(huán)境壓力所帶來的挑戰(zhàn)
此類防污涂料是建立在松香粘合劑的基礎(chǔ)上的，主要用氧化亞銅作為顏料。松香粘合劑遇水會(huì)溶解并釋放出有毒顏料。此類防污涂料的問題在于松香粘合劑的分解是難以控制而且較為嚴(yán)重的。它對(duì)海洋污物的防護(hù)作用只能維持12-18個(gè)月?；谒上愕姆牢弁苛蠒?huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此油漆干后就必須下水——一般于6-8小時(shí)內(nèi)，但不得超過24小時(shí)。此類防污涂料也被稱為可溶矩陣防污涂料。
缺點(diǎn)：此涂料的防污期較短，僅為一年左右。
這類漆是以氯化橡膠或者乙烯作為粘合劑的，用大量的氧化亞銅作為顏料。遇水時(shí)，釋放有毒顏料，只留下粘合劑的空殼。在經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，空殼的厚度會(huì)變得很厚，以至于釋放進(jìn)入微薄水層的毒素的毒性不足，低于避免生長污物所必需的臨界值。大量的有毒顏料會(huì)留在粘合劑空殼下的防污涂料體系內(nèi)部，人們對(duì)采用水下刷抹來去除粘合劑空殼的方式進(jìn)行測試。由于人力和管理設(shè)備及檢驗(yàn)等問題，這種方法并不見效。在重新施工防污涂料之前，進(jìn)干船塢的船上的粘合劑空殼必須進(jìn)行密封處理，而在進(jìn)干船塢的次數(shù)達(dá)到足夠數(shù)量時(shí)，船體上就會(huì)形成一個(gè)厚厚的由防污涂料和密封涂層交替組成的“三明治”體系。在干膜總厚度為1000-1200μm的情況下，此類三明治體系中將產(chǎn)生很大的內(nèi)部應(yīng)力，并發(fā)生剝落，從而導(dǎo)致水下殼體非常粗糙。釋放型防污涂料針對(duì)海洋污物的防護(hù)能力可以長達(dá)18-24個(gè)月。此類防污涂料也被稱為不可溶矩陣防污涂料。
缺點(diǎn)：毒料溶解后，涂層表面變得粗糙，降低船舶航行速度，而且失效的防污涂層不易除去。
此類防污涂料是基于由松香和調(diào)和粘合劑（如乙烯）混合而成的粘合劑的。使用的顏料同樣是氧化亞銅，再加上其他少量的生物殺蟲劑。從本質(zhì)上來說，燒蝕型防污涂料的機(jī)理類似于基于松香的純傳統(tǒng)型防污涂料，但調(diào)和（或濕化）粘合劑的加入延長了其分解過程。粘合劑的溶解在一定程度上避免了三明治體系的堆積，但燒蝕型防污涂料表面的確有一層很薄的皂化層，其表面的粘合劑空殼結(jié)構(gòu)組成和釋放型防污涂料的情況是類似的。燒蝕型防污涂料抵御海洋污物的時(shí)間可以長達(dá)26-30個(gè)月。
市場上的自拋光防污涂料有兩類：含錫型和無錫型（不含錫）。含錫型是以甲基丙烯酸三丁錫作為粘合劑的。除錫外，有毒氧化亞銅也是油漆的主要顏料，往往還使用其他生物殺蟲劑來增強(qiáng)效果。人們對(duì)其粘合劑的水解早有描述，但必須指出的是自拋光防污涂料并不會(huì)堆積形成三明治體系。自拋光含錫防污涂料在航行期間能夠抵御海洋污物長達(dá)5年以上的時(shí)間。無錫型自拋光防污涂料采用的是設(shè)計(jì)用來模擬異丁烯酸錫粘合劑作用機(jī)理的粘合劑。目前市場上所出現(xiàn)的無錫自拋光防污涂料包括下列類型：
·丙烯酸鋅粘合劑
·羧酸鋅粘合劑
·丙烯酸銅粘合劑
·硅烷化丙烯酸粘合劑
所有上述技術(shù)的主要機(jī)理都是水解和離子交換。聚合物本身是疏水性的，因?yàn)榫酆衔锉旧硎峭ㄟ^一個(gè)酯鍵而被束縛在功能基團(tuán)上的。這意味著當(dāng)聚合物浸入海水中時(shí)，酯鍵將會(huì)斷裂，留下羧酸鹽從而提高聚合物的親水性。
此類防污涂料完全無毒，憑借低表面能的原理進(jìn)行工作，即海洋污物組織難以附著在涂料表面。此類防污涂料有時(shí)也被稱為污物釋放防污涂料，大部分都是基于硅樹脂粘合劑的。自釋放漆特有的表面屬性實(shí)現(xiàn)了污物組織黏著的最小化。所有可能發(fā)生附著的污物都能輕松（相對(duì)而言）地在運(yùn)行期間或者進(jìn)干船塢的時(shí)候被沖洗掉。
到目前為止，上述類型的防污涂料主要都是供應(yīng)高速航行的船只使用的，如渡船、集裝箱船、游艇航班、滾裝船等，而大部分的油漆供應(yīng)商都規(guī)定上述防污涂料不得用于船速低于18-20節(jié)的船只。盡管如此，目前有跡象表明最小船速水平是可以進(jìn)一步降低的（低至14-15節(jié)）。生產(chǎn)商在規(guī)定基于硅樹脂的防污涂料的有效服務(wù)壽命時(shí)都非常謹(jǐn)慎，盡管如此，也有聲明指出“我們并沒有理由對(duì)此類材料的服務(wù)壽命有一個(gè)限定”。
為減少船舶防污漆在生產(chǎn)和使用過程中對(duì)環(huán)境和人體健康的影響，環(huán)境保護(hù)部日前首次發(fā)布了《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求船舶防污漆》標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)船舶防污漆中的禁用物質(zhì)、有害物限量和使用說明書作出了要求，規(guī)定了船舶防污漆類環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品的術(shù)語和定義、基本要求、技術(shù)內(nèi)容及檢驗(yàn)方法，適用于各類船舶防污漆。
該標(biāo)準(zhǔn)列出了船舶防污漆中禁用的物質(zhì)，包括乙二醇醚及其酯類、烷烴類、酮類、鹵代烴類、醇類、硅鹽酸類（石棉類）等六大種類的具體禁用物質(zhì)。其對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、甲苯+二甲苯+乙苯、苯以及可溶性重金屬等有害物質(zhì)的限量也進(jìn)行了明確規(guī)定。對(duì)船舶防污漆中的活性物質(zhì)，該標(biāo)準(zhǔn)明確提出禁止使用滴滴涕（DDT）、汞，同時(shí)對(duì)錫的總含量以及銅離子滲出率（穩(wěn)定狀態(tài)）進(jìn)行了具體規(guī)定，要求產(chǎn)品中的活性物質(zhì)應(yīng)為低風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)，并列出了具體清單，要求企業(yè)在使用不在清單范圍內(nèi)的活性物質(zhì)時(shí)對(duì)比進(jìn)行評(píng)價(jià)。
發(fā)展前景
開發(fā)環(huán)境友好型防污涂料是目前海洋防污涂料的發(fā)展方向。一種性能優(yōu)異的防污涂料應(yīng)該具備防污效果好、有效防污期長、經(jīng)濟(jì)、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。隨著人們對(duì)新型防污涂料的研究及配套使用技術(shù)的發(fā)展，這些環(huán)境友好型防污涂料的實(shí)際應(yīng)用將為期不遠(yuǎn)。
