涂料技术
探讨防污涂料及其防污性能的评价方法
2防污涂料的加速评价方法
防污涂料的防污性能评价方法是防污涂料研究工作、配方设计、产品改进和成品质量控制的关键。目前还没有一个能全面反映防污涂料防污性能的完整测试系统,主要还是依靠实海测试,海港浮筏挂板实验,然后进行实船涂装,但整个周期太长。防污涂料的加速试验方法可以综合快速评定防污涂料的性能,以利于在短时间内筛选防污涂料配方。它是加速防污涂料试验研究和质量控制的有效方法。以下是3种典型防污涂料常用的加速试验方法。
2.1传统防污涂料的加速评价方法
传统防污涂料的效用主要在于:防污剂能够从漆膜中以足够高的速率渗出,从而得以在漆膜表面维持一个能够杀死各种附着生物的浓度,而测定渗毒率是了解防污漆膜渗毒状况必不可少的方法。马志忠等人起草的《船底防污漆铜离子实海渗出测定法》(GB6824—86)和《船底防污漆有机锡实海渗出测定法》(GB6825—86),经国家标准局批准,公布实施。AldisO.Valkirs等人利用3种方式测定自抛光型、无锡自抛光型和溶解型防污涂料铜离子的释放速率。结果证明:不同的暴露方式铜离子的渗出率各不相同,第3种方式能够更准确地测定铜离子的渗出率。MurielThouvenin等人通过静态和动态试验方法,详细考察了影响防污剂释放的因素,主要有水合、降解和磨蚀作用,并建立了以丙烯酸聚合物为基料的防污涂料中防污剂释放的公式。除此之外,传统防污涂料的评价方法还有动态模拟试验、生物毒性试验和藻类附着试验等。
2.2自抛光防污涂料的加速评价方法
自抛光防污涂料包括有机锡自抛光防污涂料和无锡自抛光防污涂料。此类防污涂料常用的评价方法是防污漆动态模拟试验,它能有效模拟舰船实际使用的条件和状态,从而更准确地评价防污涂料的防污性能。IlvaTrentin,VittorioRomairone等人利用加速老化槽和加速老化涡轮两套装置,进行防污涂料动态试验与实海实验的对比。加速老化槽和加速老化涡轮如图1、图2所示。试验中分别将3种不同基料的自抛光防污涂料放入这两套装置中进行加速试验,同时将样板静态浸泡在海水中,经过一定周期后,测定各涂层铜的释放率,并表征出涂层表面铜的含量。对比发现:实验室加速试验与海上静态浸泡实验结果相似,这样加速老化试验可把海上进行几年的实验时间缩短为几个月甚至几十天。

图1加速老化槽

图2加速老化涡轮
防污涂料的防污性能评价方法是防污涂料研究工作、配方设计、产品改进和成品质量控制的关键。目前还没有一个能全面反映防污涂料防污性能的完整测试系统,主要还是依靠实海测试,海港浮筏挂板实验,然后进行实船涂装,但整个周期太长。防污涂料的加速试验方法可以综合快速评定防污涂料的性能,以利于在短时间内筛选防污涂料配方。它是加速防污涂料试验研究和质量控制的有效方法。以下是3种典型防污涂料常用的加速试验方法。
2.1传统防污涂料的加速评价方法
传统防污涂料的效用主要在于:防污剂能够从漆膜中以足够高的速率渗出,从而得以在漆膜表面维持一个能够杀死各种附着生物的浓度,而测定渗毒率是了解防污漆膜渗毒状况必不可少的方法。马志忠等人起草的《船底防污漆铜离子实海渗出测定法》(GB6824—86)和《船底防污漆有机锡实海渗出测定法》(GB6825—86),经国家标准局批准,公布实施。AldisO.Valkirs等人利用3种方式测定自抛光型、无锡自抛光型和溶解型防污涂料铜离子的释放速率。结果证明:不同的暴露方式铜离子的渗出率各不相同,第3种方式能够更准确地测定铜离子的渗出率。MurielThouvenin等人通过静态和动态试验方法,详细考察了影响防污剂释放的因素,主要有水合、降解和磨蚀作用,并建立了以丙烯酸聚合物为基料的防污涂料中防污剂释放的公式。除此之外,传统防污涂料的评价方法还有动态模拟试验、生物毒性试验和藻类附着试验等。
2.2自抛光防污涂料的加速评价方法
自抛光防污涂料包括有机锡自抛光防污涂料和无锡自抛光防污涂料。此类防污涂料常用的评价方法是防污漆动态模拟试验,它能有效模拟舰船实际使用的条件和状态,从而更准确地评价防污涂料的防污性能。IlvaTrentin,VittorioRomairone等人利用加速老化槽和加速老化涡轮两套装置,进行防污涂料动态试验与实海实验的对比。加速老化槽和加速老化涡轮如图1、图2所示。试验中分别将3种不同基料的自抛光防污涂料放入这两套装置中进行加速试验,同时将样板静态浸泡在海水中,经过一定周期后,测定各涂层铜的释放率,并表征出涂层表面铜的含量。对比发现:实验室加速试验与海上静态浸泡实验结果相似,这样加速老化试验可把海上进行几年的实验时间缩短为几个月甚至几十天。

图1加速老化槽

图2加速老化涡轮
Kiil等人通过流体力学计算和力矩测量,设计了可模拟实船实验的转鼓装置,使固定于该转鼓中的涂层受到的剪切力与涂层在实船航行中的受力相同。通过此转鼓法对涂层厚度变化、质量变化、金属离子释放率等进行定量测定,再经电子扫描显微镜-能谱仪(SEM-EDX)对表面结构进行分析,不仅提供了全面、科学的防污涂料评价方法,也为自抛光涂层的作用机理提供了更详尽的信息。ChristineBressy,ChristelleHugues等人利用加速老化涡轮装置考察了不同疏水表面防污涂料在静态浸泡和动态划水2种状态下涂层的磨蚀情况。结果证明:表面疏水性越好的防污涂料其磨蚀率越低。自抛光防污涂料常用的评价方法除了动态模拟试验外,还有测定防污剂渗出率的方法、扫描电镜和能谱表征涂层表面形貌、生物毒性试验方法等。
2.3低表面能防污涂料加速评价方法
传统防污涂料和自抛光防污涂料的防污性能主要以测定涂层磨蚀率和防污剂的渗出率等为评价标准,但是这些评价方法不适用于新型低表面能防污涂料。低表面能防污涂料基于涂料表面的物理作用,使污损生物不易黏附到涂层表面。下面介绍几种常用的用于评价低表面能防污涂料的方法。
2.3.1生物附着试验方法
在海洋生物附着污损的过程中,细菌生物膜(Bioslimefilm)和硅藻起着重要作用。FranckCasse,GeoffreyW.Swain利用生物附着试验方法,检测了在静态浸泡和动态划水后细菌和硅藻在4种市售防污涂料上的附着情况。结果发现:在静态浸泡后细菌和硅藻在4种涂料上的附着数量相近,但在动态划水中,细菌和硅藻在含硅树脂涂料上的附着明显减少,以此提_出了改进涂料配方的方法。黄晓东,张占平等人选择黄海大连海域天然海水中的海洋细菌为目标生物,用平板计数法和扫描电镜评价了水性聚氨酯防污涂料的性能。将处理好的试样喷金后用扫描电镜观察形貌。最后得出了PTFE(聚四氟乙烯)粉的含量影响涂层的粗糙度和表面能的结论,并确定了PTFE粉含量的最佳值,改善了水性聚氨酯防污涂料的性能。刘红,张占平等人以硅藻中的舟形藻为目标生物,观察其涂层表面的附着情况,附着评价方法可以选择叶绿素试验方法和材料学方法。研究结果表明:海洋生物附着评价试验方法科学有效。
2.3低表面能防污涂料加速评价方法
传统防污涂料和自抛光防污涂料的防污性能主要以测定涂层磨蚀率和防污剂的渗出率等为评价标准,但是这些评价方法不适用于新型低表面能防污涂料。低表面能防污涂料基于涂料表面的物理作用,使污损生物不易黏附到涂层表面。下面介绍几种常用的用于评价低表面能防污涂料的方法。
2.3.1生物附着试验方法
在海洋生物附着污损的过程中,细菌生物膜(Bioslimefilm)和硅藻起着重要作用。FranckCasse,GeoffreyW.Swain利用生物附着试验方法,检测了在静态浸泡和动态划水后细菌和硅藻在4种市售防污涂料上的附着情况。结果发现:在静态浸泡后细菌和硅藻在4种涂料上的附着数量相近,但在动态划水中,细菌和硅藻在含硅树脂涂料上的附着明显减少,以此提_出了改进涂料配方的方法。黄晓东,张占平等人选择黄海大连海域天然海水中的海洋细菌为目标生物,用平板计数法和扫描电镜评价了水性聚氨酯防污涂料的性能。将处理好的试样喷金后用扫描电镜观察形貌。最后得出了PTFE(聚四氟乙烯)粉的含量影响涂层的粗糙度和表面能的结论,并确定了PTFE粉含量的最佳值,改善了水性聚氨酯防污涂料的性能。刘红,张占平等人以硅藻中的舟形藻为目标生物,观察其涂层表面的附着情况,附着评价方法可以选择叶绿素试验方法和材料学方法。研究结果表明:海洋生物附着评价试验方法科学有效。
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