簡(jiǎn) 介：
防污涂料也稱(chēng)為耐玷污涂料。耐玷污性指涂膜受灰塵、大氣懸浮物質(zhì)等污染物玷污后，清楚其表面上污染物的難易程度。防污功能涂料是明顯具有不易被灰塵等污染物玷污，表面易于清洗的一類(lèi)新型功能涂料。防污涂料主要應(yīng)用于建筑行業(yè)、船舶工業(yè)等。
組 成：
防污涂料主要由樹(shù)脂、防污劑、輔助材料、填充料和溶劑五種組分組成，將其涂裝到物體表面形成涂膜后即為防污涂層。其中，常用的樹(shù)脂有氯化橡膠、氯乙烯醋酸乙烯共聚物、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂等；常用的防污劑有氧化亞銅、硫氰酸亞銅、氧化鋅、硫酸銅、銅粉、環(huán)烷酸銅、有機(jī)錫、DDT、百菌清、2-甲硫基-4-叔丁胺基-6-環(huán)丙胺基三嗪、敵草隆、4，5-二氯．2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮、吡啶硫酮鋅等；常用的輔助材料有：氧化鐵紅、松香、滑石粉、二氧化鈦、鄰苯二甲酸二辛酯、塔油、磷酸三甲酚酯、凡士林、氯化石蠟等；常用的有機(jī)溶劑有二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丁醇、環(huán)己酮等。在防污涂料的五大組份中，樹(shù)脂、防污劑是決定防污涂層性能的關(guān)鍵組份。防污劑是防污涂層防止生物附著的主要毒料，而樹(shù)脂是防污劑實(shí)現(xiàn)防污性能的載體，因而防污涂層技術(shù)的發(fā)展主要依賴(lài)于新型樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)和新型防污劑的開(kāi)發(fā)兩條主線。
防污機(jī)理：
生物污損與表面能有很大的關(guān)系，固體表面自由能越低，附著力越小，固體表面液體的接觸角也就越大，涂料具有很低的表面能，海生物就難以在上面附著，即使附著也不牢固，在水流或其他外力作用下很容易脫落。傳統(tǒng)的毒性防污涂料，一般只對(duì)某些海生物有抑制作用，而且隨著毒性物質(zhì)的不斷釋放，其防污效果也逐步下降，低表面能防污涂料（也稱(chēng)為無(wú)毒污損物脫落型防污涂料）由于其上的附著界面非常弱，利用 自重、航行中水流的沖擊或輔助設(shè)備的清理可以輕易除去附著物，更為重要的是，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)的釋放損耗問(wèn)題，能起到長(zhǎng)期防污的作用。目前應(yīng)用的低表面能材料主要是有機(jī)硅系列材料和有機(jī)氟系列材料。
分類(lèi)及性能：
Ø 傳統(tǒng)型防污涂料
此類(lèi)防污涂料是建立在松香粘合劑的基礎(chǔ)上的，主要用氧化亞銅作為顏料。松香粘合劑遇水會(huì)溶解并釋放出有毒顏料。此類(lèi)防污涂料的問(wèn)題在于松香粘合劑的分解是難以控制而且較為嚴(yán)重的。它對(duì)海洋污物的防護(hù)作用只能維持12-18個(gè)月�；谒上愕姆牢弁苛蠒�(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此油漆干后就必須下水，一般于6-8小時(shí)內(nèi)，但不得超過(guò)24小時(shí)。
Ø 釋放型防污涂料
這類(lèi)防污涂料是以氯化橡膠或者乙烯作為粘合劑，用大量的氧化亞銅作為顏料。遇水時(shí)，釋放有毒顏料，只留下粘合劑的空殼。在經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，空殼的厚度會(huì)變得很厚，以至于釋放進(jìn)入微薄水層的毒素的毒性不足，低于避免生長(zhǎng)污物所必需的臨界值。大量的有毒顏料會(huì)留在粘合劑空殼下的防污涂料體系內(nèi)部，人們對(duì)采用水下刷抹來(lái)去除粘合劑空殼的方式進(jìn)行測(cè)試。由于人力和管理設(shè)備及檢驗(yàn)等問(wèn)題，這種方法并不見(jiàn)效。在重新施工防污涂料之前，進(jìn)干船塢的船上的粘合劑空殼必須進(jìn)行密封處理，而在進(jìn)干船塢的次數(shù)達(dá)到足夠數(shù)量時(shí)，船體上就會(huì)形成一個(gè)厚厚的由防污涂料和密封涂層交替組成的“三明治”體系。在干膜總厚度為1000-1200 μm的情況下，此類(lèi)三明治體系中將產(chǎn)生很大的內(nèi)部應(yīng)力，并發(fā)生剝落，從而導(dǎo)致水下殼體非常粗糙。釋放型防污涂料針對(duì)海洋污物的防護(hù)能力可以長(zhǎng)達(dá)18-24個(gè)月。此類(lèi)防污涂料也被稱(chēng)為不可溶矩陣防污涂料。
Ø 燒蝕型防污涂料
此類(lèi)防污涂料是基于由松香和調(diào)和粘合劑（如：乙烯）混合而成的粘合劑的。使用的顏料同樣是氧化亞銅，再加上其他少量的生物殺蟲(chóng)劑。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，燒蝕型防污涂料的機(jī)理類(lèi)似于基于松香的純傳統(tǒng)型防污涂料，但調(diào)和（或濕化）粘合劑的加入延長(zhǎng)了其分解過(guò)程。粘合劑的溶解在一定程度上避免了三明治體系的堆積，但燒蝕型防污涂料表面的確有一層很薄的皂化層，其表面的粘合劑空殼結(jié)構(gòu)組成和釋放型防污涂料的情況是類(lèi)似的。燒蝕型防污涂料抵御海洋污物的時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)26-30個(gè)月。
Ø 自?huà)伖夥牢弁苛?/strong>
市場(chǎng)上的自?huà)伖夥牢弁苛嫌袃深?lèi)：含錫型和無(wú)錫型（不含錫）。含錫型是以甲基丙烯酸三丁錫作為粘合劑的。除錫外，有毒氧化亞銅也是油漆的主要顏料，往往還使用其他生物殺蟲(chóng)劑來(lái)增強(qiáng)效果。人們對(duì)其粘合劑的水解早有描述，但必須指出的是自?huà)伖夥牢弁苛喜⒉粫?huì)堆積形成三明治體系。自?huà)伖夂a防污涂料在航行期間能夠抵御海洋污物長(zhǎng)達(dá)5年以上的時(shí)間。無(wú)錫型自?huà)伖夥牢弁苛喜捎玫氖窃O(shè)計(jì)用來(lái)模擬異丁烯酸錫粘合劑作用機(jī)理的粘合劑。目前市場(chǎng)上所出現(xiàn)的無(wú)錫自?huà)伖夥牢弁苛习ǎ罕┧徜\粘合劑、羧酸鋅粘合劑、丙烯酸銅粘合劑、硅烷化丙烯酸粘合劑
所有上述技術(shù)的主要機(jī)理都是水解和離子交換。聚合物本身是疏水性的，因?yàn)榫酆衔锉旧硎峭ㄟ^(guò)一個(gè)酯鍵而被束縛在功能基團(tuán)上的。這意味著當(dāng)聚合物浸入海水中時(shí)，酯鍵將會(huì)斷裂，留下羧酸鹽從而提高聚合物的親水性。有人指出新一代的無(wú)錫防污涂料抵御海洋污物的防護(hù)時(shí)間可以和含錫型防污涂料一樣長(zhǎng)。但這一點(diǎn)還有待觀察。
Ø 自釋放型防污涂料
此類(lèi)防污涂料完全無(wú)毒，憑借低表面能的原理進(jìn)行工作，即海洋污物組織難以附著在涂料表面。此類(lèi)防污涂料有時(shí)也被稱(chēng)為污物釋放防污涂料，大部分都是基于硅樹(shù)脂粘合劑的。自釋放漆特有的表面屬性實(shí)現(xiàn)了污物組織黏著的最小化。所有可能發(fā)生附著的污物都能輕松（相對(duì)而言）地在運(yùn)行期間或者進(jìn)干船塢的時(shí)候被沖洗掉。
Ø 無(wú)毒生物防污涂料
許多海生物，如珊瑚、海綿等本身能代謝出具有防污性能的物質(zhì)，因此可以用其生物提取物作防污劑。如用海綿提取物作防污劑，選擇硅氧烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯和含氟聚合物等作基料制得的防污涂料，可防止海生物污損。這是因?yàn)楹＞d的提取物能夠干擾海洋附著生物的觸須運(yùn)動(dòng)，使海生物在初始附著階段就被遏制。還有一種說(shuō)法是海生物的提取物可以干擾附著信號(hào)的接收和傳導(dǎo)，具體機(jī)理還有待進(jìn)一步探討。在日本，也有人直接用粉化的雙殼貝或者蝸牛型軟體動(dòng)物的殼作防污劑。如用蠔蟲(chóng)殼粉和蠑螺貝粉與丁二烯-苯乙烯共聚物制成溶劑型涂料，防污期超過(guò)1年。
許多植物也含有天然防附著物質(zhì)，如櫟樹(shù)、桉樹(shù)、楝樹(shù)、馬鈴薯、大黃等植物的提取物。在美國(guó)，已有此類(lèi)防污涂料出口供應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)，該涂料是采用從辣椒中提取的辣椒素作防污劑，這種防污劑具有極強(qiáng)的防污能力。辣椒素作為防污劑，可以是均勻分散的辣椒素、含油樹(shù)脂辣椒素液態(tài)溶液，也可以是結(jié)晶的辣椒素。將此防污劑與防腐蝕環(huán)氧樹(shù)脂混合，加入適量的固化劑，涂于待處理的木器、金屬和塑料表面，可防止淡水和海水中常見(jiàn)的生物體污損。
Ø 無(wú)毒硅酸鹽防污涂料
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(wú)污損，由此人們采用堿式硅酸鹽作防污劑，通過(guò)增大涂層周?chē)Ｋ畨A度的方法來(lái)防止海生物附著。典型的涂料組合物包括水泥 10 %，CaCO3 60 %，SiO2 5 %，Ca (OH) 2 5 %，醋酸乙烯樹(shù)脂20 %混合制得。這種防污涂料既便宜又無(wú)毒，具有優(yōu)良的防污性能，而且耐海水及耐候性都很好。一般認(rèn)為，海生物適宜的生長(zhǎng)環(huán)境是pH 值為7.5～8.0的微堿性海水，強(qiáng)堿性或強(qiáng)酸性環(huán)境下均不宜生存。其他的硅酸鹽(如沸石,即含結(jié)晶水的硅鋁酸鹽) 也可以作為防污劑，其防污機(jī)理可解釋為一種離子交換或分子篩作用，硅鋁酸鹽在海水中與H+等進(jìn)行離子交換，釋放出防污離子，起到防污作用。類(lèi)似的組合物是在基料中加入硅鋁酸鹽、Zn粉、Al粉、ZnO、BaSO4等制成水溶性涂料，防污期可達(dá)1年。此外，還有添加其他防污劑與硅酸鹽協(xié)同作用的實(shí)例。以硅酸鹽為主防污劑，配合其他防污助劑，并選擇與硅酸鹽相容性好、具有一定自?huà)伖饽芰Φ臉?shù)脂(如丙烯酸樹(shù)脂) 作成膜樹(shù)脂，制成一種高顏基比、高固含量的涂料體系，經(jīng)掛板、實(shí)船涂裝表明，其防污期可達(dá)2年。
Ø 低表面能防污涂料
海洋附著生物對(duì)不同的聚合物的附著親和性有差異，按附著生物的總干重計(jì)，幾種聚合物的污損程度的順序是：PMMA>PET>PVB>PCP>PVC>PS>PVAc>Teflon (聚四氟乙烯)。這種污損次序與材料的表面自由能有一定的相關(guān)性，通常表面自由能小的材料附著污損較少，即低表面自由能材料有利于防污。有機(jī)氟高聚物的表面自由能是高聚物中最低的，因此可以把氟樹(shù)脂用在低表面能防污涂料中，通過(guò)改善基料的表面張力來(lái)減少有機(jī)物的附著污損。例如用甲基丙烯酸2 - (全氟辛基) 乙基酯和丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、巰丙基二甲氧甲基硅烷的調(diào)聚物制得的涂料可防止海生物附著。由于氟樹(shù)脂價(jià)格昂貴不易普及使用，而有機(jī)硅的臨界表面張力雖然高于氟樹(shù)脂，但由于價(jià)廉而得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)上介紹一種室溫固化無(wú)毒海洋防污涂料，它是由基料、功能填料、顏料、助劑和有機(jī)溶劑組成�；线x用改性有機(jī)硅或硫化硅橡膠及環(huán)氧樹(shù)脂，功能填料為聚四氟乙烯、石蠟油或氟化石墨，顏料為T(mén)iO2 、ZnO等，固化劑為聚酰胺。該涂料能有效防止海生物生長(zhǎng)，對(duì)海洋環(huán)境無(wú)毒害作用。
Ø 顏料粉化作用型防污涂料
目前，世界上較先進(jìn)的船舶防污涂料仍然是含有機(jī)錫化合物的自?huà)伖夥牢弁苛�。迫于環(huán)境壓力，美、日等國(guó)又開(kāi)發(fā)了無(wú)錫拋光型防污涂料。無(wú)錫拋光型防污涂料是將自?huà)伖庠砼c低毒防污劑相結(jié)合的產(chǎn)物，多以Cu2O為主防污劑,配合其他的輔助防污劑，這種拋光型防污涂料仍具有一定的毒性。為了避免防污劑Cu2O或含錫化合物對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)造成的有害影響，一種類(lèi)似拋光型防污涂料，但不含生物活性物質(zhì)的新型防污涂料開(kāi)始受到人們的關(guān)注。這種防污涂料主要是由一種基本不溶的成膜樹(shù)脂和一種生物毒性很小或無(wú)生物毒性的微溶性顏料組成。由于該涂料的顏料含量高，且微溶于水，使用時(shí)，顏料將不斷地溶解，并與附著的海洋污損生物一起從涂層表面脫落，使污損生物無(wú)法附著在涂層表面，這種作用被稱(chēng)作“粉化”。適合該類(lèi)涂料的成膜樹(shù)脂有環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯、乙烯基樹(shù)脂等。顏料可用任何微溶的金屬(如Zn粉、Al粉) 、金屬氧化物(如ZnO) 、金屬鹽等。顏料的殺菌活性最好不超過(guò)ZnO，并且要優(yōu)先選擇防腐蝕性好的顏料。顏料的體積濃度(PVC) 應(yīng)接近臨界顏料體積濃度(CPVC) ，一般PVC/CPVC = 0.8～1.2 為宜。典型的涂料組合物含丙烯酸樹(shù)脂35.1 %、氯化石蠟(增塑劑) 9.5 %、Aerosil200 0.8 %、ZnO 54.6 % , PVC/CPVC = 1.1。該涂層在海洋環(huán)境中3 個(gè)月無(wú)任何污損。
Ø 底材與海水間有截留氣體形成的防污涂料
該涂料通過(guò)在底材和水體或流體環(huán)境之間形成截留氣體或蒸汽薄層，從而降低涂層的流體動(dòng)力學(xué)阻力，防止海生物污損。該涂料含有疏水的微�；蛭⒔z，形成可滲透或半滲透的泡沫或隔膜，以控制涂層要求的表面張力和改進(jìn)氣體或蒸汽的截留。適合該涂料組合物的微粒有：氣相法SiO2、Al2O3、CaCO3、炭黑、滑石粉、云母粉、膨潤(rùn)土等。配方中的微絲是模擬鳥(niǎo)的羽毛或動(dòng)物的毛發(fā)行為來(lái)截留空氣，這些微絲可以是有機(jī)物也可以是無(wú)機(jī)物，如玻璃或塑料。涂料所用樹(shù)脂可以是環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚酯、乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或上述幾種樹(shù)脂的混合物。典型組合物包括氣相法SiO2、烴基樹(shù)脂和催化劑、附著促進(jìn)劑、殺菌劑、固化劑、表面張力調(diào)節(jié)劑、腐蝕抑制劑等添加劑。
性 質(zhì)：
1. 在一定時(shí)間內(nèi)能防止海洋附著生物的附著；
2. 漆膜內(nèi)的毒料穩(wěn)定地逐步向海水滲出；
3. 漆膜具有一定的透水性，以保證毒性連續(xù)滲出；
4. 與防銹漆有良好的附著力和配套性能，防污涂料本身亦應(yīng)有較好的層間附著力并能與防銹漆微溶為好。
5.漆膜要有良好的耐海水沖擊性，在長(zhǎng)期浸沒(méi)于水中時(shí)不起泡、不脫落；
6. 在航行過(guò)程中，有不同程度的自?huà)伖饽芰Γ?/p>
7. 有良好的貯存穩(wěn)定性，一般為1年，在貯存期間防污性能不下降。
配方設(shè)計(jì)：
分別按設(shè)計(jì)配方稱(chēng)量自制的樹(shù)脂、防污劑(如氧化亞銅)、顏填料(如鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鋅等等)和溶劑(如二甲苯、乙酸乙酯等)放入帶有密封蓋的玻璃罐中，然后放入一定數(shù)量的鋼珠，密封后，在涂料快速分散試驗(yàn)機(jī)上振蕩，振蕩一段時(shí)間盾取樣，用刮板細(xì)度計(jì)檢測(cè)涂料細(xì)度。一般當(dāng)涂料細(xì)度達(dá)到50 μm以下即可滿(mǎn)足要求，然后過(guò)濾分裝涂料以備后用。
檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
用240目的砂紙打磨低碳鋼板，用棉紗擦凈后，涂刷一道環(huán)氧富鋅底漆和兩道環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料作為底板。在底板上涂刷兩道功能性丙烯酸鋅樹(shù)脂涂層即得丙烯酸鋅樹(shù)脂樣板。在底板上涂刷兩道自制自?huà)伖夥牢弁繉拥玫阶話(huà)伖夥牢?a href="http://www.yiyexingchen.cn/photo/list.php?catid=365" target="_blank">涂料樣板。根據(jù)《海上掛板試驗(yàn)及檢查》本試驗(yàn)研照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5370-85 防污漆樣板淺海浸泡試驗(yàn)方法進(jìn)行。將制備好的樣板固定在木框中，試驗(yàn)地點(diǎn)在青島黃海海域小麥島海上浮筏上，浸海前做好顯著標(biāo)記，記錄原始狀態(tài)，樣板浸海深度為1 m。浸海的樣板垂直牢固地固定在框架上，樣板表面平行于海水的主潮流�？蚣艿拈g距∀200 mm 。樣板浸海后，根據(jù)需要對(duì)樣板進(jìn)行定期檢查。觀察時(shí)可用海水沖去附著在樣板上的海泥，注意不得損傷涂膜表面, 并要除去沿樣板邊緣20 mm, 以消除邊緣影響。要盡量縮短觀察時(shí)間，觀察后立即將樣板浸入海中，避免已附著生物的死亡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)樣板上附著生物的種類(lèi)、多少及涂膜脫落程度，評(píng)價(jià)涂層的防污性能。
