吸水性对防污涂料性能影响的研究

data-full-width-responsive="true"> 吸水性对防污涂料性能影响的研究张 霁1，王健1，Erik Risberg2，Harald Boen2(1中远佐敦船舶涂料(青岛)有限公司，山东青岛 200010；2Chokwang Jotun Ltd, Korea)0 前言随着全球造船业重心的转移，到2012年5月，全球90%以上的新造船产能(按载重吨计)集中到了中国、韩国和日本[1]。在占全球40%以上新造船产能的中国，超过75%的造船厂位于淡水流域。为了降低成本和提高产能，船舶一般会在淡水中进行舾装以空出滑道和干船坞，舾装期一般在3～12个月。这种淡水舾装对防污涂料来说是个严峻的挑战，要求防污涂料在淡水中长期浸泡不会产生涂层缺陷。由于防污涂料是设计在海水中使用的产品，当防污涂料浸泡在淡水中时，盐分含量较海水中低，渗透梯度将会增大防污涂料的吸水能力。高度吸水将会导致涂膜起泡、开裂、剥落等糟糕的后果。如果这样，船舶必须喷砂处理掉涂膜直到裸钢，一个新的涂料配套才可以施工。所以防污涂料在淡 水中的浸泡性能变得越来越重要。基于丙烯酸硅烷技术的水解型防污涂料和基于金属丙烯酸盐技术的离子交换型防污涂料是市场上主要供应商的主流技术，都是利用不溶性的成膜树脂在水中发生反应，转化为微溶的物质，化学反应机理有两种：碱催化丙烯酸硅烷中的酯键断裂；若是离子交换技术，则是碱催化金属丙烯酸盐中离子键的断裂(见图1)。对这两种防污涂料来说，吸水性是影响化学反应的关键。本文选取了10种商用防污涂料，其中4种基于丙烯酸硅烷技术(SA1-4)，6种基于离子交换技术(IE1-6)，研究了基于丙烯酸硅烷技术和离子交换技术的防污涂料在淡水和海水中吸水性的不同，采用称重法测量吸水量[2-4]。为了评估成膜树脂的重要性，将成膜树脂从防污涂料中分离出来，与防污涂料一起进行平行试验。1 试验部分11 主要原料市售防污涂料：4种基于丙烯酸硅烷技术，6种基于离子交换技术；淡水：Millipore等级Ⅲ级的蒸馏水；人工海水：Instant Ocean牌海盐加蒸馏水制备，用2mol/L HCl溶液调节pH值至82～83；溶剂。12 成膜树脂的分离将防污涂料与其溶剂以体积比2∶1混合，离心分离，取出上层清液，减压蒸馏浓缩至合适黏度。13 成膜树脂吸水性测试用刮板器在烧结玻璃板(面积约24 cm2)上施工成膜树脂。每1种成膜树脂制作6块样板，每块样板单独浸在淡水和海水中，分别于1、2、3、4、5、10周后取出1块样品，采用称重法测量吸水量，以水分占树脂干膜的质量分数表示。14 防污涂料吸水性测试用刮板器在烧结玻璃板(面积约24 cm2)上施工防污涂料。每1种防污涂料制作6块样板，每块样板单独浸在淡水和海水中，分别于1、2、3、4、5、10周后取出1块样品，采用称重法测量吸水量，以水分占成膜树脂的质量分数表示。2 结果与讨论21 成膜树脂的吸水性某些成膜树脂，特别是含羧酸基团的，会与配方中的金属离子和/或添加剂反应，在实际生产过程中，该反应会导致成膜树脂的性能发生改变。因此，本文中将成膜树脂从防污涂料中分离出来，而不是用原材料制备，保持涂料中成膜树脂的性能。淡水中测试结果如图2所示。72 d的浸泡测试结果显示，所有成膜树脂在淡水中的吸水量均呈线性变 化。4种基于丙烯酸硅烷技术的成膜树脂有着相似的吸水量，而基于离子交换技术的树脂吸水量差异较大。IE-1和IE-4的吸水量低于SA1-4，IE-2、IE-3、IE-5、IE-6的吸水量高于SA1-4，其中IE-3、IE-5、IE-6的吸水量最高，这是因为离子交换型树脂是亲水性物质，因此具有更强的吸水性。海水中测试结果如图3所示。因为防污涂料是设计在海水中使用的产品，因此不同成膜树脂在海水中的吸水量相比淡水中低，并且差别也较小。SA-3比其他3种丙烯酸硅烷树脂吸水量稍高。离子交换型树脂吸水量差别较大，IE-6海水中的吸水量远低于淡水中。