環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料

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簡(jiǎn)  介：環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料，具有對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，因此稱之為環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料。

海洋防污涂料有著非常悠久的歷史，按是否含有毒防污劑及防污機(jī)理劃分，可分為傳統(tǒng)型海洋防污涂料和環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料。傳統(tǒng)海洋防污涂料雖然在防污方面起到一定的作用，但同時(shí)給海洋環(huán)境和海洋生物帶來(lái)了一定的毒害作用。早期的防污涂料使用砷、汞等化合物作為防污劑，由于其毒性太大而被淘汰。隨之是以氧化亞銅為防污劑基料的可溶型防污涂料，后來(lái)又發(fā)展到高銅化合物含量的基料不溶型（以高聚物為主要基料）防污涂料，有機(jī)錫及有機(jī)錫一氧化亞銅復(fù)合毒劑型防污涂料，再到高性能、長(zhǎng)期效、施工性能優(yōu)良的有機(jī)錫自拋光防污涂料（SPC），使防污涂料技術(shù)向前進(jìn)了一大步。SPC防污涂料雖然具有防污和減阻雙重作用，但由于含有錫，毒性較大，釋放后對(duì)海洋污染嚴(yán)重。研究表明，有機(jī)錫含量高于0.1×10的海水將影響海洋生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重影響海生物的生長(zhǎng)、繁殖，還使得海生物發(fā)生遺傳變異。隨著環(huán)保呼聲的日益高漲，各沿海國(guó)家紛紛立法限制有機(jī)錫的使用。因此，開(kāi)發(fā)研制對(duì)環(huán)境無(wú)污染的無(wú)毒防污環(huán)保涂料以取代傳統(tǒng)的有毒性防污涂料已是大勢(shì)所趨，對(duì)環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料的研究也逐漸熱門(mén)起來(lái)。

主要種類(lèi)：

表2  環(huán)境友好型海洋防污環(huán)保涂料

1. 無(wú)錫自拋光海洋防污涂料

自拋光涂料具有以下幾個(gè)特征：在船舶航行期間由于外力的作用涂層自行脫落變得光滑；連續(xù)而穩(wěn)定的釋放生物殺傷劑；自拋光的性能使船舶在靜止期間也有防污性能。無(wú)錫自拋光涂料的設(shè)計(jì)基本上還是沿用了TBT-SPC的技術(shù)路線，所使用的基料多為丙烯酸共聚物，但所不同的是將共聚物中的錫用其他金屬如銅、鋅及硅等來(lái)代替。自拋光型防污涂料一般是丙烯酸的金屬鹽或硅烷化丙烯酸聚合物，它屬于離子交換型涂料，涂層在海水中通過(guò)離子交換作用釋放金屬離子起到防污效果，即與海水中的鈉離子產(chǎn)生交換，使得聚合物溶解，防污劑釋放，具有極好的自拋光作用。自拋光涂料在靜止的海水中由于海水的沖刷作用較小，更新效果較差；對(duì)于航行的船舶拋光效果較好，而且航速越高，自拋光的作用就越好。當(dāng)前大型遠(yuǎn)洋貨輪上大多傾向于使用自拋光防污涂料。無(wú)錫自拋光涂料是當(dāng)今防污涂料取得最大成效的品種，已有不少產(chǎn)品在船舶和有關(guān)設(shè)施上使用。

2. 低表面能海洋防污涂料

含有毒性防污劑的防污涂料一般只對(duì)某些海洋生物有抑制作用，但隨著毒性物質(zhì)的不斷釋放，其防污效果會(huì)不逐步下降。而低表面能防污涂料是基于涂料表面的物理作用，不存在毒性物質(zhì)的釋放，能夠起到長(zhǎng)期防污的作用。由于該類(lèi)涂料具有很低的表面能，海洋生物難以在上面附著，即使附著也不牢固，在水流或其他外力作用下很容易脫落。因此，低表面能防污涂料可防止各種海洋生物的附著。目前所使用的低表面能防污涂料主要分為有機(jī)硅系列和氟化物系列，氟化物是目前表面能最低的材料。研究表明，在全氟丙烯酸酯和全氟甲基丙烯酸酯等樹(shù)脂上接入-(CH₂)₂-(CF₂)_n-F，其中n ＞ 10，這些樹(shù)脂的表面能可降到6 mN/m以下。單純的低表面能涂料往往只能使海洋生物附著不牢固，需定期清理，附著生物一旦長(zhǎng)大將很難除去，清理過(guò)程會(huì)破壞漆膜，因此，一般都用于高速行駛的船上，而對(duì)于難以定期進(jìn)塢清理的的大型船不推薦使用。

3. 硅酸鹽為防污劑的海洋防污涂料

中性或微堿性的環(huán)境比較適合海洋生物的生長(zhǎng)，而在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的條件下難以生存。硅酸鹽防污涂料是一種以可溶性硅酸鹽為主的防污劑，可在船體表面形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的高堿性涂層來(lái)達(dá)到防污的目的。青島海洋化工研究院以液體硅酸鹽與固化劑、鋅粉等添加劑反應(yīng)，制備成可溶性固體硅酸鹽，根據(jù)自拋光樹(shù)脂的配方原理，可得到不斷更新其堿性表面的涂層。但目前硅酸鹽防污涂料的使用范例還較少，在使用過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的研究改善，才有可能得到推廣使用。

4. 仿生涂料及天然防污劑

某些海洋生物具有天然抗生物附著的特性，如海豚、鯨魚(yú)、海綿等，研究表明它們是通過(guò)分泌一種特殊的化學(xué)物質(zhì)，或特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)抑制海洋生物附著在它們的表皮上。有研究者從海藻中提取生物堿、從海綿中提取肽類(lèi)化合物，然后添加到樹(shù)脂中，制成仿生涂料，可以達(dá)到一定得防污效果。從許多植物中都可以提取具有活性的物質(zhì)作為防污劑使用，如來(lái)自胡椒、辣椒等植物中提取的辣椒素，可以抑制細(xì)菌和生物的附著。但由于從生物體中提取這些物質(zhì)的量很少，因此很難得到廣泛應(yīng)用。人們對(duì)該生物這一特性的認(rèn)識(shí)，通過(guò)其他科學(xué)的方法來(lái)對(duì)仿生涂料進(jìn)行研制和推廣應(yīng)用。海洋生物在物體上附著首先是分泌一種黏液，這種黏液對(duì)物體表面潤(rùn)濕，并在其上分散，然后通過(guò)化合鍵合、靜電作用、機(jī)械交聯(lián)和擴(kuò)散等作用機(jī)理，粘附在物體或生物的表面。仿生涂料的研究主要從生物附著的機(jī)理人手，一方面尋找適合的高分子材料，對(duì)一些生物的表皮狀態(tài)進(jìn)行模仿，使涂層具有特殊的表面結(jié)構(gòu)；另一方面是尋找有效的防污劑，在不破環(huán)環(huán)境的情況下具有高效的防污性能�！�

5. 導(dǎo)電涂料

在船舶上涂上導(dǎo)電性涂料后，通過(guò)微小的電流使海水電解，產(chǎn)生次氯酸鈉，借以達(dá)到防污的目的，這種防污方法與電化學(xué)結(jié)合起來(lái)，即經(jīng)濟(jì)又有效。但這種涂料的技術(shù)難度較大，所用的樹(shù)脂、填料、固化劑等都需要進(jìn)一步研究以提高涂料的壽命和防污效果。

另一種方法是摻雜了高分子化合物的導(dǎo)電高分子材料為有效成分，配制鋼板用防污涂料。