防污涂料

防污涂料简介

摘要：海洋和管道防污涂料逐步由有毒离子的释放，转移到环保型无毒涂料的研发，主要方向有仿生涂料和超疏水薄膜。

关键词：有毒离子，仿生，超疏水

Abstract:Marine and pipeline by the release of toxic antifouling paints ions gradually transferred to the development of environmentally friendly of environmentally friendly non-toxic paints, coatings and the main direction of bionic super-hydrophobic film.

Key words : Toxic ions , biomimetic, super-hydrophobic

前言：

随着全球一体化进程的加速，海洋运输业越来越受到人们的关注。海洋资源也成为国家争夺的焦点。海洋设施的制造和保养业也随之兴起，人类开发和利用海洋的一切设施，如船舶，渔网等在海洋中不仅会受到海水的电化学腐蚀也会受到海洋附着生物的侵害，船舶被生物吸附后就会造成动力阻力增大，能源浪费，为防止海洋生物的这种污损，人们开发了防污涂料。

传统防污涂料：

目前，防污涂料主要是通过漆膜中的防污剂即毒料的逐步渗出来防止海洋生物的污损。除了海洋防污涂料这一个大类外，还有管道防污等的防污设备。以往的防污涂料的毒料一般是以添加一剂形式加入，也可以通过反应接在成膜物上，然后通过降解逐步释放出来。主要有两个体系：氧化亚铜和铜粉；有机锡及其有机化合物毒料。

然而这些毒物的释放会引发一系列的生物链反应，影响海洋生物的生存，最终会影响食品安全，因此从2008年1月1日起，国际上推出了严格禁止在船舶防污系统中使用或再使用有机金属化合物的决定，并规定在2008年9月17日之后强制执行。所以现在的防污涂料主要方向有两个：其一是开发低表面能的物质及超光滑的涂膜，使海洋生物和污物难以附着，其二是研制生物环保型的涂料，既能杀灭附着生物又不对环境造成污染。

含氧化亚铜的防污涂料主要有溶解型、接触型、自抛光型三类。溶解型的防污涂料是靠海水对毒料和部分基料的溶解作用来实现防污的。基料由可溶性的松香和不溶性的树脂组成，后者可以调节渗毒率，增强漆膜强度。

1/2 Cu2O+H++2Cl-==CuCl2+1/2H2O

这个可逆反应可以让铜离子缓慢释放。铜离子可以降低生物机体中主酶对生物生命代谢的活化作用，为此缩短生物寿命，并可使生物体内的蛋白质凝固。可

溶性的铜离子在漆膜表面形成有毒溶液的薄层，他可以杀死或排斥企图在漆面上停留的生物。松香的溶解主要是因为它含有松香酸，海水的pH值一般在7.5~8.4，因此可使松香酸不断溶解。Allenl【1】在防污涂料浸出率的固有误差中述及，用毒物浸出速率来确定毒物的效果是常用的方法。但由于氧化铜的存在和一些有机物的封装作用。颜料颗粒的大小对浸出率的影响是至关重要初始值。氧化铜和其他有机物对氧化亚铜的封装作用并不明显。由于松香酸也和有机锡反应生成不溶物，所以松香不宜和有机锡防污剂配合，况且有机锡这种毒性金属有机物早已被禁用，所以也不必考虑这个问题。防污涂料不断地溶解，海水和防污涂料的反应会导致一些不溶物的生成，加上残留的不溶性基料，它们覆盖在漆膜表面，而且愈来愈厚，最终可导致溶解过程慢到失去作用。陈美玲【2】氧化亚铜性质改进的研究中，用丙烯酸树脂为基料、以氧化亚铜和三种不同的有机物为防污助剂。氧化亚铜对海洋软体动物和藻类均有很好的防污效果，其防污机理是铜离子与生物体中主酶中的主要活性成分有很高的亲和性，降低了主酶的生物活化作用，使生物体的细胞蛋白质变成铜蛋白质沉淀物，从而抑制了污损生物的生长。陈绍平【3】在绿色环保近海渔船防污涂料的制备里研究了自由基聚合制备丙烯酸锌聚合物的单体浓度、反应温度、滴加时间、引发剂用量等得问题。ALLENL【4】等人设计了一种能达到2微米的薄膜防污染漆，有效的提高薄膜的利用度的问题。

除了上面的溶解型防污涂料外，还有接触型防污涂料：它的基料是不溶解的，涂料有一定的强度，一般可用氯乙烯-醋酸乙烯共聚物，氯化橡胶及其他聚合物。他的作用机理是氧化亚铜和海水直接作用而生成的有毒物质。当氧化亚铜溶解后，便在漆膜上留下细小的孔穴，通过这些孔穴，海水又可以和新露出的氧化亚铜粒子接触，依照这个模式逐步渗出。如果漆膜通道被不溶物所堵塞，下层的氧化亚铜便不能和海水接触，防污作用便不能发挥。Soren Kiil【5】对自抛光涂料的数学模型进行了设计，对自抛光性的一些速率问题给出了相应的模型。

新型防污涂料：

但是，由于传统的防污涂料均采用有毒物质的释放来出去海洋生物的吸附和缠绕，久而久之会引发环境的污染，因此现在会有一个开发环保型和新型防污涂料的趋势，并且国际上也出台了相关政策来限制传统涂料的使用，扩大新型涂料研发的力度，对这方面的研究显得越来越重要。方震【6】做了防污涂料的发展趋势的综述，从2008年1月1日起，严格禁止在船舶防污系统中使用或再使用有机金属化合物的决定，并规定在2008年9月17日之后强制执行。主要有六个方面的趋势，从生物中提取具有防污性的防污剂和仿生涂料；研发低表面能的防污涂料；电解海水的防污涂料；利用离子交换技术的防污涂料；利用可溶性硅酸盐作为防污剂研制防污涂料；自抛光型防污涂料。赵金榜【7】做了低毒和无毒防污

涂料的研究进展综述，海洋防污涂料最终目标是对人体无毒，对环境友好，为此人们开发了多方面的探索和研究，包括采用导电防污涂料、仿生防污涂料、可溶性硅酸盐防污涂料、具有微观相分离结构的防污涂料、纳米或纳米管防污涂料等，在低表面吸附能防污涂料方面近年来报道大有进展。

由此就引发出新型防污涂料的发展方向，具体说即即仿生毒料；超光滑涂料。具体从分子水平分析，生物附着在物体表面，必然是通过某种化学键或极性力完成的，例如，已经证明细菌在物体表面的附着，是通过它分泌的一种负离子型聚合物作为粘合剂来完成的，破坏这种粘合作用，生物在物体上的附着便被破坏。因此，一方面可以使用低表面能的涂料，另一方面，可以在涂料中加入特殊的化合物来切断亲黏合作用的化学键，以达到防污的目的。

陶宇【8】在海洋防污涂料技术的研究现状及展望中介绍了新型环保的低表面能防污涂料技术在海洋方面的应用，介绍了异噻喹啉酮衍生物对藻类生长的抑制作用，重点介绍了有机硅涂料、有机氟涂层以及绿色防污涂料的国内外研究进展和应用现状，并介绍了几种防污涂料的防污机理与加速评价方法，展望了海洋防污涂料发展趋势。杨玉臻【9】在基于低表面能树脂的海洋防污涂料的研究中，对低表面能海洋防污涂料基体树脂的聚合机理进行了详细的综述，对低表面能海洋防污涂料的有机硅、有机氟，氟硅系列以及不含氟硅元素的系列等四大类进行了初步介绍。：Dimitriya【10】在接枝低聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯改性防污中论证了在合成中加入1,1,4,7,10,10 - 六甲基三亚乙基四胺（HMTETA）或三[2 - （二甲基氨基）乙基]胺进行防污性能改性的研究。Viduthalai【11】在枯草溶菌素防污中，利用生物酶的作用添加进涂料中，做成一种环保型的防污涂料。基于溶胶- 凝胶技术的陶瓷涂层设计并制作由无机和有机前体。枯草溶菌酶是一种丝氨酸蛋白酶，枯草杆菌蛋白酶物理截留在涂层中。该涂层保留了酶的活性很长一段时间（10个月）。与涂层枯草杆菌蛋白酶能够抵御生物膜的初始定植形成的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。溶胶- 凝胶为基础的无机/有机杂化涂料是有前途的技术的固定化酶和有防污应用的巨大潜力。研制开发低毒、无毒或环境友好型防污涂料已成为国际上急需解决海洋生物污损的重要课题之一，无毒自抛光防污涂料、低表面能防污涂料、仿生涂料和含生物活性物质的防污涂料是现今的研究方向之一；低表面能防污涂料凭借自身的优越性能成为国内外关注热点，功能超疏水高分子材料和对氟碳树脂体系、有机硅体系进行优化改性是当前主要研究方向。

通常所说的低表面能海洋防污涂料的基体树脂就是指有机硅树脂、氟碳树脂和氟硅树脂。此外，还有一些以具有低表面能特性的不含氟硅元素的聚合物为基料的防污涂料，这类涂料主器是以改性聚氨酯为基料的。水性聚氨酯具有不燃、节能、无污染等优点。但因其以水为溶剂，所以在涂料应用方面会受到一定的限