纳米镀膜技术对船舶防腐的重大意义

船舶、海工结构、港口码头等船舶行业及相关设施本身都存在着严重的电化学腐蚀问题。目前大多情况下防护效果还远不理想，主要是存在涂层的使用寿命问题。开发高性能、长寿命、并满足环保要求的防腐产品是一项重要的任务，完成这个任务离不开高科技和新思路。

目前，纳米技术在重防腐产品中的应用还处于起步阶段。国内外均少见型产品应用的报导。但普遍认为，纳米技术的采用无疑将会给该领域带来世大的收获。原因很简单，因为防护所涉及的表面材料与自防护腐蚀产物的性质主要由其微观结构所决定，这里涉及界面问题，电化学历程的改变，传输行为、表层材料强度与塑性的变化等。例如，某些各类的纳米粒子引入有机涂层可以增加其抗老化性，无机涂层的塑性可由于其结构的纳米化而改善。纳米技术在各种表面改性层与不同用途的涂料中具有广泛的应用前景。

海生物附着繁殖成因分析

海水中种类繁多的细菌极易在舰船表面生成“细菌生物膜”，细菌生物膜起着重要作用：

1、为附着生物的浮游幼虫提供一个立足点；

2、使发亮的表面变暗并改变表面原来的颜色，从而有利于附着；

3、可充当藤壶、贻贝及其他浮游生物幼虫或成虫的饵料；

4、促进定居生物的石灰质沉淀；

5、分解有机质,从而增加藻类植物生长所需的CO2及氨浓度，而藻类植物又为附着动物提供食物来源。

海洋中的浮游生物一经接近已附着细菌群体的舰船表面时，便会发生如下过程：表面接触——表面滑动——找寻适当位置——分泌粘液增强附着——系列变态生长并附着于浸海物体表面——不断繁殖生长扩大。

因此，舰船表面形成了一条完整的食物链，海水中生存着种类繁多的细菌是食物链的最低层，为海洋大生物即附着生物提供了适宜的栖息场所和丰富的饵料。

目前防污涂层的方案及缺陷

1、在防腐涂层内添加有毒物质，毒杀舰船表面附着物

由于这种方式对严重影响海洋生态环境和海生物的正常繁衍生息，已经逐渐弃用。

2、降低防腐涂层表面能，使海生物幼虫不易粘附

海洋生物对舰船表面附着是通过分泌粘液润湿被附着表面，以化学键合、静电吸附、渗透扩散等方式来实现的，与表面能有很大的关系，基材表面自由能越低，粘液对表面的浸润性差，固体表面液体的接触角也就越大，海洋生物就难以附着或附着不牢，利用自重、航行水流的冲击或者辅助设备的清理就可以轻易除去。

目前，针对上述特性研发的舰船涂层，常温下涂装的涂层对海生物具有选择性抗污效果有限，涂层耐久性不足，与其体结合力不足；特氟龙性能达到了技术要求，但400℃高温的工艺要求难以现场实现。

3、改变船体表面的Ph值

一般来说海生物都有一个特定的温度、盐度及酸碱度的生存环境，高于或低于一定值就无法生存。

根据上述情况，经离子交换或分子筛作用，涂料中的阳离子与海水中H 等进行离子交换，从而改变附着生物生长环境的pH值。如研发水性碱金属硅酸盐涂料。

目前此类技术的缺点是有效防污期不长，理化性能差；需要进行喷砂处理和喷涂设备，需用配套使用环氧中间漆。

4、其它技术

目前主要开发使用防腐涂料最大可能的防止生物污损及生物腐蚀带来的不利影响。另外仿生防污涂料、生物化学涂料、导电防污涂料等新型涂料在研发之中，但预计使用陈本较高，效果有限。最终还是要依靠定期的被动清洗来解决。

FRUTO®纳米无机镀膜技术

研究人员依据附着生物的生存条件，从改变涂层的物理化学性能出发，进而改变附着生物在船舶或混凝土结构表面附着、栖息的环境和条件。毫无疑问，无毒、具有低表面能、能够提高附着生物所在水域的pH值、防腐、耐水，成本低廉且施工简易的有机、无机涂料将成为首选材料。FRUTO®研究院一直沿着上述路径，经过多年研发、完善，发明了一种纳米镀膜技术，为解决上述问题的提供了一个全新的方案。

化学成分及成膜原理

纳米无机镀膜剂的主要化学成分为Si（硅）、O（氧）、Al（铝）、C（碳）H（氢）等物质，通过改进的溶胶-凝胶反应，水解固化，形成稳定、致密、光滑的纳米膜层。

这个过程不是物质之间单纯的物理混合。是通过化学键来形成新的化合物。多种纳米级氧化物，通过改进的溶胶-凝胶反应，在常温下水解固化，行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。

成膜原料完全不同于现在的树脂类有机涂料，如特富龙、氟碳漆、聚醚砜等，故性能大不相同。

镀膜性能简介

1、安全环保

本项目技术无毒无害，符合与食品接触的标准，并通过了SGS，ITS等认证机构权威检测，涂料产品均通过行业最严格的美国FDA（美国国家食品与药品管理局）认证，德国 LFGB 测试认证，欧盟 ROHS《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》测试和REACH测试。通过广东省技术监督局检测院权威检测该产品VOC平均排放量仅为2克/升可以说基本上属于零VOC排放，符合国家保护环境的政策需求。

2、耐温防火

传统氟碳漆的耐温很低，一般不超过280度，而当温度超过承受温度是涂料本身将会分解或氧化，变软发粘，硬度和不粘性也会大大降低，甚至放出有毒和致癌物质，容易污染环境，危及人类健康。

纳米无机涂料普遍耐温600℃以上，部分涂料耐温高达1200℃以上，不会产生烟雾或释放出任何有毒物质，并在高温下能保持良好的不粘性和硬度，达到国家A1级防火检测要求。同时，涂层在-75℃环境（干冰）中测试，性能稳定。

3、高硬度高耐磨

传统氟碳等有机涂料耐磨系数国际标准为40L/mil,纳米无机涂料为800L/mil,是氟碳涂料的近20倍，更为耐磨耐刮擦，使产品获得了更长的使用寿命。

与此同时，个别种类的涂层具有很好的柔韧性，实现突破了纯硅酸盐制品无法弯折的现实。

4、超强耐化学性

独特的Si-O键结构，使其具有超强的耐化学品性能，除了能与熔融的碱金属、氟和强的氧化介质以及部分强酸性溶液反应外，它几乎对常用的化学物质和溶剂都呈现惰性。浸入98% H2SO4、35%HNO3、20%Na2CO3，24小时无变化，对盐雾、海水具有超强的耐受性。盐雾检测5000小时、海水浸泡2年无异常。

5、抗老化

Si-O键键能很强，在超长时间内对于环境变化和紫外线都有耐受力，不起皮、不脱落、不变色、不粉化，寿命超过30年。

6、防水防渗透

纳米涂料表面致密光滑、透气不透水，根据需要也可做到不透气

不透水，并可做到长期耐湿耐渗透。

7、导电性能可调

纳米无机镀膜层主要由无机材料组成具有卓越的抗静电性能；但根据需要同样做到优良绝缘性能，并承受30万伏以上电压；还可以根据需要适当加入金属粉调整导电性能，成为导电涂层。

8、抗污、自洁

在生产过程中采用了纳米材料以及先进的纳米合成技术，合成出来的陶瓷涂料具有似荷叶的双微结构（微米乳突 纳米结构表面）；通过这种纳米结构，陶瓷涂料达到优良的不粘效果，而传统的不粘涂料主要是以靠 PTFE 的低表面能实现的。所谓的纳米结构所达到的不粘效果其实与自然界中的荷叶所表现出来的不粘效果有异曲同工之妙，是一种纯粹的物理效果，或成莲花效应，具有疏水、疏油、易洁（或自洁）等功能，

9、光洁度高

纳米涂层普遍致密光滑，在显微镜下观察，可以看到填平原有基体表面，即使原有基体是镜面，也可增加原有光洁度。

10、超级防滑

普通地面一般来说越光滑，在潮湿以后越容易打滑。但在地面进行纳米镀膜或涂刷纳米涂料以后，其光洁度在微观上已经超过镜面，特别是在有水以后，非常容易形成真空吸盘的效应。从而使纳米涂层表面在有水或油污的情况下依然防滑。

11、色彩光泽随意调整

多色化，颜色来自于无机矿物颜料，可无限制配色，满足客户对色彩多样需求，并可按需求随意调整表面光泽度，高光、亚光、半亚光根据需要进行任意调整。高光表面的镜面光泽度达30-70度，远超普通涂料的光洁度。

12、抗菌防霉菌

普通物体表面在微观上都有少量水的存在，细菌只有在这种水环境中才能生存繁殖。与普通表面不同，纳米涂层表面具有极强的疏水性能，水滴与涂层形成高达130度的接触角，水环境状态已不同于普通物体，绝大部分细菌难以适应这种环境改变而无法生存繁殖。同时纳米涂层内含二氧化钛（光触媒的主要成分），具有杀菌功能。

因此，在经过纳米镀膜以后，物体表面具有了很好的抗菌防霉功能，并能持续作用。

13、常温固化修复

独有的结构性生成工艺，实现常温固化，涂层表面受到物理冲击轻度受损后，可在常温下修复。

传统的氟碳涂料则需要 400℃或以上，因此和氟涂料相比节能至少 40%以上，从而减少了能源的耗用和生产成本；同时也大幅度的减少了温室气体二氧化碳的排放。

14、良好的热传导性

PTFE 制备的氟碳涂膜热传导率约为 0.02～0.046W/m.K，而富多纳米无机镀膜膜层的热传导率高达 0.8W/m.K,具有良好的节能效果。

15、释放负离子和远红

释放对人体健康有益的负离子和远红外线，已经过国际标准测试，法向平均发射率达到0.90。

远红外加热作用，其发射的远红外线能够软化和促进有机物体的活性而不损害其原始特性，而且升温明显加快，更为降低能耗。

16、吸收电磁波

具有与过度金属氧化物相似的特性，可以实现轻质、薄层、宽

频带、多频段吸波。

解决海生物滋生原理简析

1、纳米镀膜膜层的镜面光泽度达30-70度，远超普通涂料的光洁度，而海洋生物喜欢吸附在粗糙的表面即自由能较大的表面上。

2、表面非常密实，即使海生物的分泌物长期浸泡，也无法通

过渗透或扩散到涂层内。

3、具有卓越的憎水性，表面能很低，因而附着生物的分泌物不能浸润其表面。

4、具有抑菌性能，镀膜涂层内含有的二氧化钛特有杀菌功能与镀膜憎水性能，改变了其它菌类生存的环境，抑制了菌类的繁殖。而菌类生存环境破坏，附着海生物的生存环境随之破坏。

全船镀膜简析

纳米无机镀膜技术是一种全新的技术手段，未来可以替代几乎所有的传统涂料及部分涂料以外其它表面处理，产品种类及用途非常之广，在船舶行业可以通过诠释“全船镀膜”这个概念来介绍，即整个船只任何区域都可以进行表面镀膜处理，或直接采用纳米涂料替代原先的表面处理。并了满足各种工况下的技术要求，如环保、防火、耐磨、多彩、抗静电、防开裂、耐水耐碱、抗菌防霉、防潮防滑、耐化学腐蚀，以及防滑、抗污、防水、节水等功效。

纳米无机镀膜剂属于新材料系列的功能涂料领域，由于我国工业特殊涂料的起步晚技术落后，水性无机涂料在国内鲜有公开报道，国外也只有少数发达国家的为数不多的科技公司掌握技术。目前FRUTO®新材料研究院已经掌握多项核心制造技术，并在很多领域取得了突破，属于世界领先水平，并申请了大量国际国内发明专利。

据市场调查，我国水性纳米不粘涂料的市场年需求量在6万到8万吨左右，主要由国外公司供应，但国外公司产品的昂贵价格，限制了许多小用户，因此水性纳米不粘涂料国产化、规模化非常迫切。另外，到2025年水性耐高温涂料的市场需求量预计达到1800万吨，所以这一巨大的市场机会谁先抢先，谁就会赢得较大的超额利润。