Океан — это мир необычайного биоразнообразия, в котором обитает более 8000 видов растений и 59000 видов животных. Среди них около 600 видов обрастающих растений и 18000 видов обрастающих животных выбирают корпус судна в качестве места прикрепления. Каждый из этих обрастающих организмов имеет свои особенности: балянусы обладают твердыми известковыми раковинами с чрезвычайно сильной адгезией, способными прочно прикрепляться даже при скорости судна в 10 узлов; устрицы и мидии — это моллюски, которые быстро растут, а выделяемые ими органические кислоты могут вызывать коррозию стальной пластины; асцидии и мшанки — это колониальные организмы, которые, как правило, образуют толстые слои обрастания на корпусе; водоросли, такие как зеленые и бурые водоросли, используют фотосинтез для роста и в основном распространены вблизи ватерлинии; Кроме того, бактериальная слизь, выделяемая бактериями и диатомовыми водорослями, представляет собой начальную стадию процесса обрастания, создавая условия для последующего прикрепления более крупных организмов.
Влияние этих обрастающих организмов намного серьезнее, чем можно себе представить: при обрастании всего 5% корпуса расход топлива увеличивается на 10%. Когда обрастание достигает 50%, расход топлива возрастает более чем на 40%. В глобальном масштабе, если бы средний уровень обрастания мирового флота составлял 50%, ежегодно сжигалось бы дополнительно 7,06 миллиарда тонн топлива, что привело бы к выбросу 210 миллионов тонн углекислого газа. Когда корпус судна сильно покрывается ракушками, устрицами и водорослями, это все равно что надеть тяжелые доспехи — не только снижается скорость хода и резко возрастает расход топлива, но, что еще более тревожно, выделения этих организмов незаметно разъедают сталь, сокращая срок службы судна.
В условиях вызовов, исходящих от этих «незваных гостей» — снижения скорости, увеличения расхода топлива и коррозии корпуса — человечество никогда не прекращало поиски решений. Сегодня мы погрузимся в мир противообрастающих покрытий для корпуса, сосредоточившись на этом неприметном слое краски, чтобы увидеть, как он стал важнейшей линией защиты в борьбе с морскими организмами.
Что такое противообрастающее покрытие?
Противообрастающее покрытие — это специальное покрытие, наносимое поверх антикоррозионной грунтовки на корпусе судна. Оно работает за счет непрерывного высвобождения противообрастающих агентов, образуя тонкий слой, содержащий активные ингредиенты, на границе раздела между морской водой и покрытием, уничтожая или отпугивая личинки и споры морских организмов, пытающихся прикрепиться. Поддержание эффективности противообрастающих покрытий на протяжении всего цикла докования судна, составляющего приблизительно пять лет, представляет собой серьезную техническую проблему.
1. Характеристики противообрастающих покрытий
Эффективность противообрастающих свойств: Предотвращает прикрепление морских организмов в течение определенного периода времени.
Выщелачивание противообрастающего агента: Непрерывный и стабильный выброс в морскую воду.
Водопроницаемость: Для предотвращения вымывания противообрастающего агента пленочное покрытие должно обладать определенной степенью водопроницаемости.
Межслойная адгезия: Хорошее сцепление с антикоррозионной грунтовкой, с взаимной растворимостью между слоями покрытия.
Устойчивость к воздействию морской воды: При длительном погружении не образуются волдыри и не шелушится кожа.
Самополирующиеся свойства (современные типы): постепенное растворение пленочного покрытия во время движения, приводящее к постепенному сглаживанию поверхности.
2. Состав противообрастающих покрытий
Традиционные: оксид меди(I), оловоорганические соединения (ТБТ), оксид ртути (запрещены), ДДТ (постепенно выведен из употребления).
Современные препараты: пиритион меди, пиритион цинка, зинеб, изотиазолон и др. (низкая токсичность, экологичность).
Растворимые связующие вещества: канифоль (традиционная), органооловянные сополимеры (запрещены), акриловые сополимеры (современные безоловянные типы).
Нерастворимые связующие вещества: асфальт, хлорированный каучук, акриловые смолы и т. д.
3. Механизм предотвращения обрастания: как отпугнуть незваных гостей?
Механизм действия противообрастающего покрытия следующий: при контакте пленки покрытия с морской водой противообрастающие агенты (например, ионы меди) постепенно растворяются в морской воде, образуя на поверхности покрытия тонкий активный слой толщиной приблизительно от десяти до двадцати микрон, тем самым отталкивая или уничтожая личинки и споры морских организмов, пытающихся прикрепиться.
Скорость высвобождения противообрастающих агентов измеряется «скоростью выщелачивания». Для сохранения эффективности различным противообрастающим агентам требуется разная скорость выщелачивания: для ионов меди — приблизительно 10 мкг/(см²·сут); для оловоорганических соединений — всего 1–2 мкг/(см²·сут).
Контроль скорости выщелачивания имеет решающее значение: если скорость падает ниже критического значения, эффективность противообрастающих свойств снижается; если она превышает критическое значение, происходит потеря противообрастающих агентов и сокращается срок службы покрытия. Поэтому высокоэффективное противообрастающее покрытие должно поддерживать стабильную скорость выщелачивания, немного превышающую критическое значение, на протяжении всего периода своей службы, который может длиться несколько лет.
Виды противообрастающих покрытий: пять поколений — от традиционных до перспективных.
В ответ на проблему обрастания морских судов, противообрастающие покрытия за последние несколько десятилетий претерпели множество технологических изменений. От ранних традиционных противообрастающих покрытий до революционных самополирующихся покрытий на основе оловоорганических соединений, до современных самополирующихся систем без олова и даже до перспективных нетоксичных покрытий с низкой поверхностной энергией — каждый технологический прорыв представляет собой стремление к лучшему балансу между эффективностью противообрастающих свойств, сроком службы и экологической безопасностью. Этот путь технологической эволюции также отражает углубляющееся понимание человечеством необходимости защиты морской среды.
Первое поколение: традиционные типы (растворимые / контактные / диффузионные) противообрастающие средства.
Противообрастающие агенты второго поколения: самополирующиеся органооловянные сополимеры (TBT-SPC).
Разработанный в 1970-х годах, этот материал стал революционным нововведением в технологии защиты от обрастания. Органооловянный сополимер служит одновременно и противообрастающим агентом, и связующим веществом. В морской воде он подвергается гидролизу, обеспечивая равномерное высвобождение оловоорганического соединения, в то время как лакокрасочная пленка постепенно растворяется. В результате поверхность становится все более гладкой — это явление известно как эффект «самополировки».
Преимущества:
Роковой недостаток:
Оловоорганические соединения обладают высокой токсичностью для нецелевых морских организмов. Было показано, что они вызывают импосексу у брюхоногих моллюсков и деформации у устриц, а также могут попадать в организм человека через пищевую цепь. В 2001 году Международная морская организация (ИМО) приняла Международную конвенцию о контроле вредных противообрастающих систем на судах (Конвенция о противообрастающих системах), что привело к глобальному запрету на противообрастающие краски на основе олова. Полный запрет вступил в силу 1 января 2008 года.
Третье поколение: самополирующиеся противообрастающие покрытия без содержания олова (сегодня широко распространены)
Разработанные в качестве замены системам на основе ТБТ, эти покрытия в основном делятся на три категории:
1. Противообрастающие покрытия гидратационного типа (CDP).
В качестве растворимого связующего используется канифоль, а скорость высвобождения контролируется гидрофобными смолами. Механизм действия следующий: канифоль реагирует с морской водой, высвобождая биоциды, в то время как поверхностная гидрофобная смола образует сотоподобную структуру. Под действием морской воды эти структуры разрушаются, обеспечивая «механическую полировку».
Срок службы: приблизительно 36 месяцев
Особенности: Более низкая стоимость, но образует относительно толстый выщелоченный (омыленный) слой (~75 мкм), требующий промывки пресной водой под высоким давлением во время технического обслуживания.
2. Противообрастающие покрытия гидролизного типа (SPC).
В качестве связующих веществ используются сополимеры акрилата меди, акрилата цинка или силилакрилата. Эти вещества подвергаются гидролизу или ионному обмену в морской воде, что обеспечивает контролируемое и равномерное высвобождение противообрастающих агентов, достигая истинной «химической полировки».
Характеристики: тонкий слой выщелоченной смолы (~25 мкм), превосходные самовыравнивающиеся свойства и срок службы до 60 месяцев. Подходит для скоростных судов (>20 узлов).
3. Гибридные противообрастающие покрытия
Сочетает в себе технологии CDP и SPC, обеспечивая высокое содержание твердых веществ (~60%). Толщина выщелоченного слоя составляет около 45 мкм, что обеспечивает срок службы 36–60 месяцев при умеренной стоимости.
Четвертое поколение: противообрастающие покрытия с низкой поверхностной энергией (нетоксичные).
Это представляет собой наиболее идеальный подход к защите от обрастания: отсутствие выделения каких-либо противообрастающих веществ. Создавая сверхнизкую поверхностную энергию, покрытие затрудняет прикрепление морских организмов или предотвращает их прочное прилипание. Любые прикрепившиеся организмы могут быть легко удалены потоком воды во время работы судна.
Основные материалы:
Преимущества:
Ограничения:
Последние события:
Фторированные полисилоксаны (такие как PNFHMS и PTFPMS), которые сочетают низкую поверхностную энергию фторуглеродов с высокой эластичностью силиконовых материалов.
Новейший стандарт для противообрастающих покрытий днища судов: GB/T 6822—2024
В 2006 году Китай объединил и пересмотрел GB/T 13351—1992 Общие технические условия применения антикоррозионных красок для днища судови GB/T 6822—1986 Общие технические условия применения противообрастающих красок для днища судовв GB/T 6822—2008 Системы противообрастающих и антикоррозионных покрытий для корпусов судов.
В обновленном стандарте GB/T 6822—2024 установлены следующие требования к противообрастающим покрытиям:
После 1 года естественного хранения или 30 дней ускоренного хранения покрытие должно равномерно перемешиваться в течение 5 минут.
Тенденции развития в будущем: экологичность, долговечность и низкая поверхностная энергия.
Интегрируйте датчики в покрытия для обеспечения обратной связи в режиме реального времени о состоянии высвобождения противообрастающего агента.
Разработка морских противообрастающих покрытий по-прежнему сталкивается с множеством проблем. С одной стороны, необходимо найти баланс между эффективностью защиты от обрастания и экологической безопасностью; с другой стороны, необходимо адаптироваться к изменениям в различных морских условиях, скоростях движения и циклах эксплуатации. От взлета и падения оловоорганических соединений до появления самополирующихся покрытий без олова и продолжающихся исследований покрытий с низкой поверхностной энергией — каждое достижение представляет собой стремление к более экологичным и долговечным решениям. Поэтому будущие направления развития будут уделять больше внимания защите окружающей среды, высокой эффективности и долговечности, а также многофункциональной интеграции, например, интегрированным системам покрытий, сочетающим антикоррозионные, противообрастающие свойства и снижение сопротивления.
В условиях множества проблем, связанных с противообрастающими покрытиями для морской среды — баланс между экологической безопасностью, адаптивностью к окружающей среде и долгосрочной эффективностью — будущие технологические прорывы зависят от непрерывных инноваций в основных материалах. Китайская группа компаний AAB находится на переднем крае отрасли, предлагая широкий спектр высокоэффективных противообрастающих сырьевых материалов и решений:
От Самополирующаяся смола на основе акрилата меди и Силилакрилатная самополирующаяся смола (SPSi-A100)к высокоэффективным противообрастающим средствам, таким как Пиритион цинка (ZPT) , Порошок пиритиона меди 98% (CPT-98), и Паста/дисперсия пиритиона меди (CPT) а также фунгицид широкого спектра действия DCOIT 98% —Мы стремимся обеспечить стабильное качество и профессиональную техническую поддержку, помогая производителям покрытий разрабатывать высокоэффективные противообрастающие покрытия, сочетающие в себе экологичность, долговечность и многофункциональность.
Независимо от того, сосредоточены ли вы на оптимизации традиционных систем или на разработке передовых экологически чистых противообрастающих технологий нового поколения, China AAB Group — ваш надежный партнер. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших популярных продуктах и присоединиться к нам в развитии морских противообрастающих покрытий для более экологичного, эффективного и интеллектуального будущего.
ТЕГИ :
Hi! Click one of our members below to chat on
