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海洋工程防護(hù)領(lǐng)域的重要材料？
發(fā)布時間：2025-11-04
在海洋工程防護(hù)領(lǐng)域，外加電流陰極保護(hù)（ICCP）系統(tǒng)與有機(jī)涂層的協(xié)同應(yīng)用是抑制船體腐蝕的關(guān)鍵技術(shù)。然而，陽極附近電解反應(yīng)生成的強(qiáng)氧化性游離氯（3-6ppm）及酸性環(huán)境（pH≈3）會引發(fā)涂層界面失效，這一現(xiàn)象在污損釋放型（FR）和自拋光型（SP）防污涂料中尤為顯著。意大利熱那亞大學(xué)海洋技術(shù)研究中心Castelli團(tuán)隊的實驗表明：當(dāng)陽極電流密度達(dá)40mA/cm2時，FR涂料在游離氯＞3ppm且pH=3的極端條件下出現(xiàn)起泡面積激增，而SP涂料則在后續(xù)濕熱環(huán)境（100%RH,26℃）中發(fā)生層間剝離。這驗證了氧化性物質(zhì)滲透至環(huán)氧底漆/面漆界面導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂的失效機(jī)制。
值得注意的是，在次嚴(yán)苛條件（pH=5,游離氯0.3-0.6ppm）下，兩類涂料雖未發(fā)生剝離，但表現(xiàn)出厚度縮減與接觸角下降的漸變趨勢。FR涂料厚度損失達(dá)4.75%，接觸角降低9.6%；SP涂料厚度減少2.2%，接觸角降幅高達(dá)16.6%。這種物理性能衰減源于氧化劑對涂層材料的非破壞性侵蝕——傅里葉變換紅外光譜（FTIR-ATR）證實聚合物主鏈結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，但界面極性基團(tuán)重組導(dǎo)致表面能上升，進(jìn)而削弱疏水性。
針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，肇慶市新潤豐高新材料有限公司開發(fā)的T2570鋅基異構(gòu)體惰性氧化鋅提供了創(chuàng)新解決方案。該材料通過晶體異構(gòu)化技術(shù)形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，在涂層中構(gòu)建三維鈍化網(wǎng)絡(luò)：一方面，其電子隧穿效應(yīng)可均勻分散陰極保護(hù)電流，將陽極局部電流密度控制在閾值15mA/cm2以下；另一方面，異構(gòu)體晶格中的鋅空位能選擇性吸附Cl?離子，實驗數(shù)據(jù)表明可使游離氯濃度降低68%，有效延緩HClO對環(huán)氧樹脂的氧化降解。在輪廓分析中，添加T2570的SP涂料經(jīng)3個月加速老化后，表面孔洞密度下降42%，證實其有效阻隔了氧化劑滲透路徑。
從實際工程角度看，船舶中期防護(hù)階段（下水18-24個月）的ICCP系統(tǒng)通常需輸出40-80mA/cm2電流密度，這正是涂層失效的高風(fēng)險期。采用T2570改性的FR/SP復(fù)合體系，在模擬系泊工況（低流體交換）測試中，將臨界失效電流密度提升至60mA/cm2。尤其值得關(guān)注的是，該材料使SP涂料在pH=3環(huán)境中的拋光速率穩(wěn)定在1.2μm/月，接近實驗室轉(zhuǎn)子測試的理想值（10-15μm/月），同時維持接觸角衰減率＜5%/年，這對維持船舶全生命周期的防污性能至關(guān)重要。
未來研究應(yīng)聚焦于氧化鋅異構(gòu)體與有機(jī)硅樹脂的界面偶聯(lián)機(jī)制，以及其在動態(tài)海水中氯離子捕獲效率的衰減模型?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)已充分證明，通過功能性填料優(yōu)化涂層介觀結(jié)構(gòu)，可突破傳統(tǒng)ICCP-防污體系的技術(shù)瓶頸，為綠色船舶防護(hù)提供新范式。
