無毒防污涂料，你了解多少？

中國新型涂料網(wǎng)訊：
        近年來，隨著人們對海洋環(huán)境保護(hù)的日益重視，無毒防污涂料的研究也取得了很大進(jìn)展。無毒防污涂料主要是指具有以下特性的防污涂料： (1) 在環(huán)境中能迅速降解； (2) 在環(huán)境中分解成對防污對象有作用的藥劑，而對非防污生物毒性最�。� (3) 在環(huán)境中半衰期短，并能分解，以防止在食物鏈中的生物或泥漿中沉積到有毒水平； (4) 對涂覆操作者無害。就無毒防污涂料的種類而言，目前大體可分為以下幾類：低表面能防污涂料、生物化學(xué)防污涂料、堿式硅酸鹽防污涂料、以及其他技術(shù)應(yīng)用于防污涂料等。

        20世紀(jì)7O年代以來，各國的研究人員就開始致力于低表面能涂料的研究。人們通常將表面能<100 mN／ m 2 的有機(jī)聚合物或蠟的表面稱為“低表面能表面”。

       由于海洋生物對艦船表面的附著通常是以化學(xué)鍵合、靜電作用、機(jī)械聯(lián)鎖、擴(kuò)散等方式進(jìn)行的，而污損物從涂料表面則是以剝離、平面剪切、非平面剪切等方式脫落。其中，剝離脫落所需要的能量較小。因此低表面能防污涂料作用機(jī)理就在于利用涂層較低的表面張力，使污損生物與涂料的涂膜表面浸潤性差，從而難以附著或附著不牢，此類涂料的涂膜表面彈性模量較低，從而使粘附脫落傾向于剝離脫落方式。

       目前研究較為成熟的低表面能涂料有 2 類：一類是氟化物系列低表面能防污涂料，另一類是有機(jī)硅系列低表面能防污涂料。

       聚四氟乙烯 (PTFE) 的表面能很低 (18 mN ／ m 2 左右 ) ，應(yīng)該具備很好的防污效果，但實(shí)際 PTFE 的防污性能并不理想，這可能是因?yàn)槠浔砻娑嗫自斐傻�，因此更多的研究著重于建立起一個(gè)含氟范圍堆積良好的表面，從而使其表面能盡可能低，并進(jìn)行交聯(lián)或表面基因固定，以阻止粘液的分子重排和滲透，從而達(dá)到防止海洋生物附著的目的。

        生物防污涂料是目前無毒防污涂料中研究最為活躍的一類，通過研究海洋／陸生植物、海洋動(dòng)物、海洋微生物中天然產(chǎn)物的防污活性，可以開發(fā)出既具有防污特性又不危害海洋生物，有利于保持生態(tài)平衡的防污涂料。

       某些植物中的有效成分被人們發(fā)現(xiàn)具有防止海洋污損物附著的特性。如辣椒中含有的辣味成分使辣椒具有辣味，利用辣椒的辣味可以驅(qū)趕海洋生物對艦船的附著。

美國專利中介紹的含有辣椒粉的防污涂料是在艦船的表面先涂一層防水粘合劑和涂料，然后在未固化的粘合劑層上沉積一定數(shù)量的牛角辣粉，之后還可涂上一層銅粒。但此種涂料的缺點(diǎn)是由于辣椒粉層滲入涂料或進(jìn)入涂料周圍的水中，因此有效期較短。

        我國科學(xué)家研制的辣椒素類防污涂料是從天然無污染的辣椒中提取生物活性物質(zhì)，并與有機(jī)粘土復(fù)合而成的，此類防污涂料不會殺滅附著的海洋生物而只是起到驅(qū)趕的作用。

最近的研究還發(fā)現(xiàn)，從桉樹葉子甲醇提取物中分離出的 1 ， 2 -二苯乙烯糖苷和土大黃苷酰化合物，經(jīng)過生化試驗(yàn)證明它們對紫貽貝的附著也有一定的忌避作用 ，但尚未見將以上化合物用于合成無毒防污涂料的報(bào)道。

        從海洋動(dòng)物中提取具有防污活性的天然產(chǎn)物 ( 天然生物防污劑 ) ，也是制造環(huán)保型防污涂料的一種途徑。到 1993 年止，已發(fā)現(xiàn)有 52 種具有防污活性的物質(zhì)，預(yù)計(jì)今后將有更多的防污劑被分離、提取出來。

珊瑚、海綿等海洋生物本身就能通過新陳代謝而產(chǎn)生具有防污性能的物質(zhì)，可利用此類生物提取物來合成防污涂料。海綿的提取物能夠干擾海洋附著物的觸頸運(yùn)動(dòng)，從而使海洋生物在初始附著階段就能被遏制住，將此類提取物與硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂、氯基 樹脂等基料制得防污涂料，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以有效地防止海洋生物的附著。

       生物方法防污的另一個(gè)研究領(lǐng)域是通過研究海洋細(xì)菌對海洋生物附著的影響，從海洋細(xì)菌、真菌中提取活性物質(zhì)進(jìn)行防污。由于海洋細(xì)菌的培養(yǎng)相對容易，并且能在較短時(shí)間內(nèi)大量獲得，因而利用篩選出的有優(yōu)異防污活性的菌株進(jìn)行艦船防污是一種可行的手段。

       利用從海洋植物、動(dòng)物、微生物中提取的有效成分和利用化學(xué)物質(zhì)合成相關(guān)生物體的分泌物來進(jìn)行艦船防污是一種有效而環(huán)保的方法，但目前此類研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，離大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)還有很大的距離，主要是因?yàn)榇祟愄烊环牢蹌┰谥瞥赏苛虾蟮幕钚员３謫栴}及高昂的生產(chǎn)成本所致。因此尋找廣譜的生物防污劑及降低提取成本是今后研究的重點(diǎn)。

       人們在港口建設(shè)中發(fā)現(xiàn)堿性水泥結(jié)構(gòu)在 1 年左 右的時(shí)間內(nèi)無污損物附著，由此人們開始使用堿式硅酸鹽作為防污劑，利用增大涂層周圍的海水堿性的方法來防止海洋生物的附著。通過利用堿式硅酸鹽水泥為成膜物，使周圍海水的 pH>8 ． 0 ，從而不利于海洋生物的成活。

        王華進(jìn)等人研究了以無毒硅酸鹽水泥為主要防 污劑，丙烯酸樹脂為基料的無毒防污涂料的配方，并對顏基比、硅酸鹽的組成、溶劑體系和防污劑等因素對涂料的防污性能的影響進(jìn)行了研究，以類似的配方研制的防污涂料防污期可達(dá) 2 年，并申請了專利。

        隨著人們對無毒防污涂料研究的不斷深入，如電化學(xué)技術(shù)、納米技術(shù)等也被應(yīng)用于防污涂料中。我國科研人員最近研制出了長度在 20 nm 以內(nèi) 的電活性有機(jī)分子和直徑為 16～ 50 nm 的纖維以及孔徑為 1 ～ 2nm 的剛性環(huán)狀分子，該材料可用于功能性防污涂料。

        另外導(dǎo)電塑料也被應(yīng)用于防污涂料中，如長春應(yīng)用化學(xué)研究所研制的導(dǎo)電聚苯胺海洋防污涂料已獲相關(guān)中國專利 8 項(xiàng)，美國專利 1 項(xiàng)。其主要制備方法是以有機(jī)溶劑或水為介質(zhì)，采用官能化的質(zhì)子酸為摻雜劑制成導(dǎo)電聚苯胺分散液，再與環(huán)氧樹脂、聚氨酯、氯化橡膠等共聚物或水溶性硅酸鹽、醇溶性部分水解正硅酸乙酯、氧化亞銅等共混后制備了固含量在 5 ％ ～ 86 ％ 的導(dǎo)電涂料，該涂層的導(dǎo)電率在 10 -６～ 10 0 S ／cm 之間，在海洋環(huán)境下，導(dǎo)電保持穩(wěn)定超過 1 年，可用于艦船防污涂料中 。

        孫祖信等人研究了三元鋅合金犧牲陽極和乙烯系長效涂料配套體系防污涂料，結(jié)果表明對防止海洋生物的附著有很好的作用。

       利用海水電解法電解 Cu — AI ／ Cu — Fe 陽極防污 法、 Cu — Cl 2 綜合防污法等都是利用電化學(xué)原理產(chǎn)生 防污產(chǎn)物 (Cl2 ， ClO-， Cu - ) 以此達(dá)到防污的目的，并且不會對環(huán)境造成危害 。

日本三菱開發(fā)出了一種電化學(xué)防污涂料，在船底涂布導(dǎo)電性涂料，通入微電流使海水電解產(chǎn)生 ClO- 離子，以達(dá)到防污的目的，但使用的穩(wěn)定性不太理想。