防污涂料的发展趋势_方震

第 9 期

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[收稿日期] 2011-07-22

防污涂料的发展趋势

方 震 （西安涂装防护协会，710003）

摘 要：阐述防污涂料的发展趋势。从6个方面介绍不含有机金属化合物的防污剂和无毒防污涂料的研发现状。

关键词：防污涂料；无毒防污剂；有机金属化合物

中图分类号：TQ 630.7 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2011）09-0031-03

上海涂料

SHANGHAI COATINGS

第 49 卷第 9 期2011 年 9 月Vol. 49 No. 9Sep. 20110 引言

众所周知，在海洋中存在着4 000~5 000多种可以附着在船体上的污损生物。为了提高船舶的航行速度，减少微生物、附着物（动植物）对船舶船底的附着和侵蚀，以及减少燃油的消耗和降低货运成本，就需要涂覆避免附着物附着于船体的具有防污和自润滑功能的防污涂料。

多年来，防污涂料主要是通过添加有毒的有机锡类防污剂（三丁基锡）来限制海洋生物的附着和生长。用有机锡作为防污剂制成的防污涂料，在海水中有一定的溶解度，会对海洋物质和海洋环境造成破坏，并可能进入食物链，对人类的生命安全造成危害。研究表明：三丁基锡可扰乱软体动物的内分泌作用，诱发性畸变，致使种群退化，数量锐减，严重危害到海生物的生存，改变海洋中的生物链。为此，在2001年10月有关海事的国际会议上，正式通过了“关于控制船体上使用防止海生物附着的有害涂料”的国际公约。在该公约中明确指出，鉴于有机锡化合物对海洋环境的危害，发出了禁止在船舶上使用含有机锡化合物类各种涂料的规定。2003年1月1日，国际海事组织（IMO）制定了“国际控制船舶有害防污底系统公约”，规定从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。

根据国际法规的决定，研发不含有机金属化合

物的防污剂和无毒无害的防污涂料，就成了当前防污涂料的发展方向。

1 从生物中提取具有防污性的防污剂和

仿生涂料

（1） 日本科学家从海生物中提取抑制藤壶生长的物质，将其作为防污剂，制得的防污涂料可以避免藤壶在船舶上附着。

（2） 美国和中国的科学家利用辣椒色素与成膜物质、固化剂等配用，制得的防污涂料（面漆）具有良好的防污效果。

（3） 研究者发现：二氧化锗可以去除细菌黏膜的生长，抑制海生物的附着。有人在对海藻和海洋中无脊椎动物表面上的细菌分泌物研究后，发现这类细菌分泌物能抑制海水微生物的附着，可提取这种分泌物，用来制备无毒无害的防污剂。

（4） 我国中科院海洋所从海洋生物中提取多肽，通过高温缩聚和水解的方法制得多肽乳液，并用它来制取多肽防污除料。

（5） 中国海洋大学研发了吲哚类防污剂制备的防污涂料。

（6） 中国海洋大学研究发现：神经酰胺类物质通过作用于细胞膜或细胞内，引起细胞凋亡，从而影响污损生物对舰船的附着，开发出高效低毒防污涂料。研究指出了从海洋生物中提取天然防污剂的可

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行性，海生物自身产生的具有防污活性的物质，不会危及其他海生物的生命，有利于保持生态平衡，也有利于环境保护。因此，深入研究从海生物（动、植物）中提取有效的具有防污性的物质，是当今研究高活性、无毒、无害新型防污剂的热点。

（7）海洋工作者发现：在大型海洋动物（如鲨鱼、海豚、鲸鱼）的表皮上，从来不会附着海洋污损物，从而引起了科学家的关注。德国科学家发现：这些大型动物的表皮上存在纳米级的沟槽，而这些动物还会从这些沟槽中分泌出一种黏液。目前不少中外科学家们通过仿生方法，来制取类似大型海洋动物表皮的结构来制取真正无毒的防污涂料。

2 研发低表面能的防污涂料

低表面能防污涂料也叫无杀菌剂防污涂料，即不含毒剂的防污涂料。固体表面的自由能越低，其附着力越小。一般认为，当涂膜的表面能低于3×10-4 N/cm （即表面张力＜22 dyn/cm2，接触角＞98°）时，物体就不容易在涂膜上附着。科学家发现，有机氟类高聚物（如含氟表面活性剂的氟涂料等）表面自由能最低，德国科学家采用氟硅烷制备了低表面能、无污染的防污涂料。实验表明：将这种防污涂料涂刷在铝箔上，放置在20℃的水流中，6 d内未发现有污损生物的附着。

到目前为止，这种低表面能的防污涂料，也仅仅是海生物不易或难以附着在船舶的外壳上，仍需要定期清理，清理过程也会破坏涂膜。虽然在欧美一些大的涂料公司，已有这种低表面能的防污涂料应用于高速的铝合金船只上，但由于上述问题的存在，仍有一定的局限性。

3 电解海水的防污涂料

电解海水防污涂料的原理是在涂膜表面上通过微弱电流，使海水电解产生次氯酸离子来达到防止海生物附着的目的，或者不通过电流，在涂料中掺杂可以导电的高分子材料来制备防污涂料。如日本三菱重工株式会社研制的防污涂料，是把具有导电能力的涂膜作为阳极，船壳的钢板作为阴极，通电后在阳极产生次氯酸，从而有效地防止了海生物的附着。

金光年等人研发的海水电解型偏二氯乙烯-氯乙烯共聚树脂，以及王献红等人研发的可导电的聚苯胺树脂配制的导电型防污涂料，都是利用海水电解的方法来抑制海生物的附着，这种低毒、无毒的防止生物附着于船体外壳的技术已引起涂料界、船舶制造业的高度重视。

4 利用离子交换技术的防污涂料

日本关西涂料公司，利用海水与丙烯酸锌共聚物之间的反应，来防止海生物对船体的附着。

有关科学家发现：甲硅烷基是加水分解的官能团，所以选用含有甲硅烷基的单体与甲基丙烯酸酯共聚，可以制得遇到海水可分解型的树脂。以此作为船底防污涂料的基料制备防污涂料，是十分理想的选择。其原因是三甲基硅烷酯在海水（pH=8.0）中，可以分解成无毒的三甲基硅烷醇，是安全性很好的物质。

5 利用可溶性硅酸盐作为防污剂研制的

防污涂料

该防污涂料是一种无毒的低成本防污涂料。其防污损的原理是：海生物适宜在pH 7.5~8.0的微碱性海水中生长，假如海水的环境是强酸、强碱的环境，海生物就难以生长、繁殖。利用这一原理，科学家采用碱式硅酸盐作为成膜物研发出这种新型无毒、价廉的防污涂料。

6 自抛光型防污涂料

由于一般防污涂料存在着使用年限较短（多为2~3 a），物化特性比较单一的缺陷，给造船业带来了不便。为此，研发高固体分、可水解型长效低毒多功能自抛光防污涂料，成了防污涂料的研究热点。为了适应市场竞争的需要，这种涂料还必须具备良好的经济性和实用性（施工方便、省工、省时）的特点。