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木质渔船用新型防污涂料的研制,介绍了木质渔船用新型防污涂料的研制情况,对聚合物树脂、防污剂等因素进行了讨论,通过挂板试验、实船试验对防污性能进行了评价
2019年09月04日    阅读量:1902     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

0 前言

海洋木质渔船(wooden fishing vessel)在我国有着悠久的历史,一直在沿海地区占有较重要的地位,近年来虽然质量较差的木质渔船纷纷淘汰,但木质渔船的数量仍相当可观。这些渔船在使用过程中,船体受到海水腐蚀、蛀蚀以及海洋生物污损影响,不但会增加燃油消耗,而且极易使船体漏水、蚀穿、毁损,不仅造成船主的经济损失,甚至会带来生命危险。


因此,木质渔船必须采用防污涂料对水下船体进行保护,考虑到作业方式以及成本等因素,通常使用的是含DDT的防污涂料中国建材网cnprofit.com。作为《斯德哥尔摩公约》履约国,我国已经将含DDT的涂料生产工艺列入淘汰类“落后生产工艺设备”名录中。中国用于防污涂料生产的DDT替代项目已于2007年底启动,环境标志产品技术要求船舶防污涂料(征求意见稿)于2009年12月09日发布。


最终,市场会淘汰含DDT的防污涂料,符合环境标志产品技术要求的船舶防污涂料将成为主流。


因此木质渔船用防污涂料要满足下面几个因素,才能被船主等各方面所接受:(1)4~12个月无明显海生物附着(南海或北海);(2)在生产、施工过程中,对人影响小;(3)不含DDT,不含其他已禁重金属及其化合物;采用的有机杀生剂应该是国际上认可的有机杀生剂;(4)成本升幅小,最终售价应能被船主接受。


考虑到上述因素,为了尽可能地降低成本并达到良好的防污效果,需要在防污涂料的研制过程中,控制好防污涂料的原材料成本,并有平行产品以应对关键原材料的上涨,才能满足广大渔民的使用需求。


因此,本研究采用生产成本最低的含锌丙烯酸酯树脂作为抛光树脂,通过降低氧化亚铜的用量,复配有机防污剂,通过配方设计、挂板试验、实船试验,开发木质渔船用新型防污涂料。


1 试验部分

1.1 仪器设备

北京赛多利斯仪器公司BS2000S电子天平,德国IKA公司RW20DS25搅拌器,上海现代环境工程技术研究所JDF-400砂磨分散多用机,美国DeFelsko公司PosiTector 200超声波测厚仪,英国R.K.Print coatinstruments Ltd线棒涂布器。

1.2 主要原材料

1.2.1 树脂合成原料

甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸锌、偶氮二异丁腈、二甲苯、正丁醇、甲基苯乙烯二聚物等,均为工业级产品。

1.2.2 涂料制备原料

松香、氧化亚铜、硫氰酸亚铜、氧化铁红、钛白粉、酞菁蓝、酞菁绿、滑石粉、有机膨润土、流变助剂、二甲苯、正丁醇等,均为工业级产品。

1.3 主要试验内容

1.3.1 木质渔船用新型防污涂料树脂的合成及表征

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸锌为聚合单体,采用自由基聚合方式,改变单体的浓度、反应温度、滴加时间、引发剂用量进行树脂合成,确定反应条件,并通过改变单体比例对所得的海水溶解性、海水干湿交替试验前后的抗开裂性等特性指标进行考察,筛选出适用于木质渔船用新型防污涂料的树脂。

1.3.2 木质渔船用新型防污涂料的配方设计、筛选

所制备防污涂料不添加含DDT物质,不添加含汞、铬、铅、锡等金属及其化合物,采用的有机杀生剂为国际上认可的有机杀生剂。通过配方设计,调整各组分的比例,对抛光性进行考查,确定各组分的添加量,重点对树脂用量、防污剂种类及用量与防污性能的关系进行评价,并通过实海静态挂板和涂船试验对涂层进行防污性能考察。

1.3.3 海港挂板、实船试验评价

挂板试验在青岛中港及三亚榆林港海洋化工研究院海上综合试验站上进行。定期进行观察和拍照,进行防污性能评定。根据挂板的结果,选定涂船试验用的防污涂料,在南、北海分别进行涂船试验,由船主按习惯正常使用,并作出评价。


2 结果与讨论

2.1 木质渔船用新型防污涂料树脂的制备

2.1.1 反应条件确定

单体的浓度、反应温度、滴加时间、引发剂用量、单体比例对木质渔船用新型防污涂料树脂有很大影响。选用前4个因素确定正交分析表,选择三水平进行试验,确定了木质渔船用新型防污涂料树脂聚合的最适宜条件。结果分析如表1所示。根据单体的浓度、反应温度、滴加时间、引发剂用量4个因数对特性指标A的影响,经级差和方差分析后,确定该合成反应的最适宜工艺条件:单体质量分数为50%、反应温度为80 ℃、滴加时间为3.5 h、引发剂用量为7.5%。

正交实验设计结果分析表

木质渔船用新型防污涂料的研制,介绍了木质渔船用新型防污涂料的研制情况,对聚合物树脂、防污剂等因素进行了讨论,通过挂板试验、实船试验对防污性能进行了评价 中国建材网,cnprofit.com

2.1.2 木质渔船用新型防污涂料树脂的筛选

单体比例选择按照正交试验后确定的反应条件进行。首先,按配方量将溶剂置于带有冷凝管、滴液漏斗、温度计的四口瓶中,升温至80 ℃,滴加50份混合单体和7.5份引发剂,滴加3.5 h,滴完后补加剩余引发剂,保温使反应完全,降温出料。改变单体比例制备木质渔船用新型防污涂料树脂,通过对树脂海水溶解性、海水干湿交替试验前后的抗开裂性(表面有密网纹级别为5,表面无纹级别为1)等特性指标进行考察,最后确定了用于制备木质渔船用新型防污涂料树脂的混合单体为3#,单体比例为m(MMA)∶m(BA)∶m(Zn-MA) =1∶6∶3。结果分析如表2、图1所示。

单体比例对树脂性能影响

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单体比例对树脂性能的影响曲线图


2.1.3 木质渔船用新型防污涂料树脂的表征

将所制备木质渔船用多批次新型防污涂料树脂进行了指标检测及红外光谱分析,结果表明,树脂合成稳定,重现性好。典型树脂红外光谱图见图2。根据红外谱图分析,3 364.42 cm-1为O—H的伸缩振动;2 980.39 cm-1、2 934.25 cm-1为甲基的C—H伸缩振动;1 731.47 cm-1为羧酸酯的C=O伸缩振动吸收峰;1 604.02 cm-1为甲基苯乙烯封端聚合物的典型吸收峰;1 448.24 cm-1为亚甲基吸收峰;1 378.61 cm-1为甲基伸缩振动峰;1 258.01 cm-1为酯基C—O—C的吸收峰;1 162.41 cm-1为C—O伸缩振动吸收峰;箭头所指为锌典型吸收峰。可以判断该聚合物为甲基苯乙

烯封端的丙烯酸锌树脂。

典型树脂红外光谱图

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2.2 木质渔船用新型防污涂料制备

2.2.1 影响防污涂料性能的因素

影响防污涂料性能的因素有很多,通过配方设计,调整各组分的比例,对抛光性进行了考查,用以确定各组分的添加量,添加量对抛光性能影响见图3。通过比对试验,调整含锌丙烯酸酯树脂与松香的比例,调整氧化亚铜、氧化锌、有机防污剂、与颜填料的比例,使防污涂料达到最佳性价比,起到良好的防污性能。

各组分添加量对抛光性能的影响

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2.2.2 防污性的考察

防污性的考察主要通过实海静态挂板和涂船试验进行。

2.2.2.1 挂板试验

挂板试验在青岛中港及三亚榆林港海洋化工研究院海上综合试验站上进行。定期进行观察和拍照,进行防污性能评定。

试验数据表明:涂料12个月保持良好的防污性能,结果见图4。

挂板试验及12个月后查板效果图

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2.2.2.2 涂船试验

根据挂板的结果,选定了涂船试验用的防污涂料,北海涂船试验于青岛市薛家岛船排进行,12个月后,试验船只在青岛中港海洋化工研究院海上综合试验站进行检查。效果见图5。

可以看出防污涂料具有12个月的防污效果。但是由于表面经常与岩石的磕碰及受海水的频繁冲刷,防污涂料部分区域已经脱落,试验结束。南海试验于三亚进行,船主按习惯正常使用后12个月后作出评价,结论为:部分有脱落,未长海生物。

2.3 木质渔船用新型防污涂料平行产品试验

为了尽可能地降低成本并达到良好的防污效果,不但要控制好防污涂料的原材料成本,而且需要有平行产品以应对关键原材料的上涨,才能满足广大渔民的使用需求。试验对多种防污剂进行了复配筛选,经过南、北海挂板试验,目前已取得满意成果,见图6。南、北海涂船试验已经进行,数据需进一步采集。

青岛涂船试验及12个月涂船试验防污效果图

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3 结论

综上所述,可以得出如下结论:经过挂板试验、涂船试验的考察,所研制木质渔船用新型防污涂料,可以满足木质渔船的防污需求。


木质渔船用新型防污涂料的研制

□ 陈绍平,国耀东,康思波,张静,刘希燕,蒋健明

(海洋化工研究院,山东青岛 266071))


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