《海洋防污涂料》PPT课件
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• ( 2) 防污涂层的表面自由能低表面自由能的涂层不容易产生附着，即使有了也附着不牢,容易清除或被流动的海水冲刷掉。以二氧化钛 ( nano -TiO2) 为改性剂的低表面能海洋防污涂料因加入nano -TiO2，涂膜的相应表面能为21． 73 mJ /m2，比未加入防污涂料的要低得多， 实海挂板试验发现，加入nano -TiO2使涂料的污损海洋生物附着量大大减少，防污效果得到了明显提高［3］。
• ( 6) 涂层pH 值涂膜表层海水与正常海水的pH值相差越大，海洋生物越不容易附着。海洋附着生物适宜在pH 值为7． 5 ～ 8． 0 的微碱性 海水中，强碱性环境不利于海洋生物生存。硅酸盐防污涂料是一种以易溶性硅酸盐为主的防污剂，可在船体表面形成长期稳定的高碱性涂 层，达到防污的目的［8］。以硅酸盐防污剂配以氧化亚铜、硫酸铜等毒料作为复合防污剂，加入成膜树脂，制备成可溶性固体硅酸盐，根 据自抛光树脂的配方原理，得到了不断更新其碱性表面的涂层［9］，可以在船底周围持续形成一层pH 值在10 以上的偏碱性海水环境，避 免了海洋生物的附着。
环境友好型海洋防污涂料的 研究现状及展望
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1
摘要
• 为了保护海洋环境、维护海洋生态平衡， 环境友好型海洋防污涂料已逐渐取代传统 的海洋防污涂料，成为未来海洋防污涂料 研究的主导方向。介绍了防污涂料中防污 剂的含量、防污涂层的表面自由能、弹性 模量、光滑程度、疏水性和pH 值等因素对 涂料防污效果的影响。综述了环境友好型 高分子海洋防污涂料的国内外研究进展， 比较了不同防污技术的特点，探讨了存在
• ( 4) 涂层的光滑程度涂层表面越光滑，摩擦阻力越小，海洋生物越不容易附着，因此，涂料的光滑性也能延长涂料的寿命和清洁周期。 Intersleek900 氟聚合物不沾污涂料［6］令船体表面格外光滑，并具有出众的不沾污性及良好的耐磨能力，因而航速超过10 节的所有类型 船舶均采用了该涂料。与Intersleek 700 相比，该涂料表面光滑度提高了25%，摩擦系数降低了38%，耐磨损性提高了60%，减少粘泥沾污 50%。
的问题和今后的发展方向。
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2
关键词
• 海洋防污涂料; 防污剂; 环境友好型
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3
前言
• 船舶、码头等水线以下的壳体长期与海水接触， 受到海水的腐蚀; 海洋生物的附着使船舶的航速下 降、船壳腐蚀速度加快，水中平台设施毁坏，电 厂冷却水管道阻塞。对其涂覆各种海洋防污涂料 可以防止以上问题出现。
• ( 5) 涂层的疏水性疏水性的海洋防污涂料有明显的防污效果，目前已有研究将超疏水性( 表面与水的接触角大于150°) 的表面应用于海洋防 污。超疏水性是由表面的化学组成和微观形貌共同决定的，其中表面微观形貌影响较大。疏水涂层表面粗糙化能够获得更大的水接触角甚 至达到超疏水的程度，这已在低表面能防污涂料中得到了应用，如采用碱催化溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化超疏水涂层，甲基三乙氧基 硅烷( MTES) 和正硅酸乙酯( TEOS) 水解缩聚形成具有疏水Si － CH3基团的无机网络，当硅丙树脂加入量为25%，n( TEOS) ∶ n( MTES) ∶ n( C2H5OH) ∶ n( NH3·H2O) =1 ∶ 4 ∶ 30 ∶ 10 时，涂膜的表面没有裂纹，水接触角高达156°［7］，其效果类似于“荷叶 结构”的超疏水表面。
• 海洋防污涂料是一种特种涂料，主要作用是通过 漆膜中防污剂( 毒料) 的逐步渗出防止海洋生物的 污损。但是，早先的防污涂料在抑制海洋生物附 着的同时也对海洋环境造成了二次污染。因此， 开发高效、持久的绿色环保海洋防污涂料已成为 研究的热点，且已有了相当的进展。
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4
影响海洋防污涂料效果的主要因素
• 涂料的防污效果主要表现在广谱性和长效性两方面。理想的海洋防污涂料应该对植物和动物性海洋附着生物有防附作用，并有较长的防污 期效。现今的海洋防污涂料有效性一般为1 ～ 5 年。决定防污效果的因素主要有以下几方面:
• ( 1) 防污剂的含量一般来说，防污剂的含量越高，有效期就越长。以F -300 单组分氟碳树脂为成膜物、纳米TiO2粉末为防污剂，制备了系 列nano -TiO2 /FEVE氟碳涂层，结果显示: 水云藻的附着量随着涂层中纳米TiO2含量的增加而减少，当纳米TiO2含量达到0． 8%时，水云 藻附着量降至最少; 纳米TiO2含量由0． 8%增大至2． 0%，水云藻的附着量增大; 纳米TiO2
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5
Fra Baidu bibliotek锡自抛光防污涂料( TF -SPC)
• ( 3) 涂层的弹性模量污损生物剥离所需的功为表面张力( γ) 和弹性模量( E) 乘积的1 /2 次方［4］，即W = 槡γ·E。弹性模量低的涂层上，海 洋生物可在较小的外力下被剥除。6 种不同弹性模量的硅树脂/环氧乙烷树脂涂层( E1 ～ E6) 的表面中，弹性模量最高的E5( 42． 1 MPa) 总表面张力为44． 16 mN/m，粘结强度为4 810 MPa /m，表面粗糙系数为57． 0，与弹性模量低的防污涂层E1( 9． 3 MPa) ( 总表面张力 为43． 80 mN/m，粘结强度为2 360 MPa /m，表面粗糙系数为51． 4) 相比，具有更高的附着力和粘附力［5］。
• 含量继续增大至4． 0%，涂层上水云藻的附着量又减少［1］。新型防污化合物4，5-二氯代-2 -正辛基-4 -异噻唑啉-3 -酮( Sea -Nine211) 和百菌清对海鞘类血细胞的毒理试验表明［2］:
• 当Sea-Nine211 与百菌清的浓度从0． 1 μmol /L 逐渐增大到10． 0 μmol /L 时，海鞘类附着海洋污损生物死亡指数逐渐升高( Sea -Nine 211对海鞘类膜联蛋白V 的死亡指数约为5 ～10，百菌清的约为5 ～ 20) ，细胞内酶的活性指数下降( Sea -Nine211约为7 ～ 3，百菌清约 为9 ～ 3． 5) 。因此，在一定程度下，防污剂的含量越高，污损生物越难以附着，有效期越长。
• ( 6) 涂层pH 值涂膜表层海水与正常海水的pH值相差越大，海洋生物越不容易附着。海洋附着生物适宜在pH 值为7． 5 ～ 8． 0 的微碱性 海水中，强碱性环境不利于海洋生物生存。硅酸盐防污涂料是一种以易溶性硅酸盐为主的防污剂，可在船体表面形成长期稳定的高碱性涂 层，达到防污的目的［8］。以硅酸盐防污剂配以氧化亚铜、硫酸铜等毒料作为复合防污剂，加入成膜树脂，制备成可溶性固体硅酸盐，根 据自抛光树脂的配方原理，得到了不断更新其碱性表面的涂层［9］，可以在船底周围持续形成一层pH 值在10 以上的偏碱性海水环境，避 免了海洋生物的附着。
环境友好型海洋防污涂料的 研究现状及展望
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摘要
• 为了保护海洋环境、维护海洋生态平衡， 环境友好型海洋防污涂料已逐渐取代传统 的海洋防污涂料，成为未来海洋防污涂料 研究的主导方向。介绍了防污涂料中防污 剂的含量、防污涂层的表面自由能、弹性 模量、光滑程度、疏水性和pH 值等因素对 涂料防污效果的影响。综述了环境友好型 高分子海洋防污涂料的国内外研究进展， 比较了不同防污技术的特点，探讨了存在
• ( 4) 涂层的光滑程度涂层表面越光滑，摩擦阻力越小，海洋生物越不容易附着，因此，涂料的光滑性也能延长涂料的寿命和清洁周期。 Intersleek900 氟聚合物不沾污涂料［6］令船体表面格外光滑，并具有出众的不沾污性及良好的耐磨能力，因而航速超过10 节的所有类型 船舶均采用了该涂料。与Intersleek 700 相比，该涂料表面光滑度提高了25%，摩擦系数降低了38%，耐磨损性提高了60%，减少粘泥沾污 50%。
的问题和今后的发展方向。
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关键词
• 海洋防污涂料; 防污剂; 环境友好型
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前言
• 船舶、码头等水线以下的壳体长期与海水接触， 受到海水的腐蚀; 海洋生物的附着使船舶的航速下 降、船壳腐蚀速度加快，水中平台设施毁坏，电 厂冷却水管道阻塞。对其涂覆各种海洋防污涂料 可以防止以上问题出现。
• ( 5) 涂层的疏水性疏水性的海洋防污涂料有明显的防污效果，目前已有研究将超疏水性( 表面与水的接触角大于150°) 的表面应用于海洋防 污。超疏水性是由表面的化学组成和微观形貌共同决定的，其中表面微观形貌影响较大。疏水涂层表面粗糙化能够获得更大的水接触角甚 至达到超疏水的程度，这已在低表面能防污涂料中得到了应用，如采用碱催化溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化超疏水涂层，甲基三乙氧基 硅烷( MTES) 和正硅酸乙酯( TEOS) 水解缩聚形成具有疏水Si － CH3基团的无机网络，当硅丙树脂加入量为25%，n( TEOS) ∶ n( MTES) ∶ n( C2H5OH) ∶ n( NH3·H2O) =1 ∶ 4 ∶ 30 ∶ 10 时，涂膜的表面没有裂纹，水接触角高达156°［7］，其效果类似于“荷叶 结构”的超疏水表面。
• 海洋防污涂料是一种特种涂料，主要作用是通过 漆膜中防污剂( 毒料) 的逐步渗出防止海洋生物的 污损。但是，早先的防污涂料在抑制海洋生物附 着的同时也对海洋环境造成了二次污染。因此， 开发高效、持久的绿色环保海洋防污涂料已成为 研究的热点，且已有了相当的进展。
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影响海洋防污涂料效果的主要因素
• 涂料的防污效果主要表现在广谱性和长效性两方面。理想的海洋防污涂料应该对植物和动物性海洋附着生物有防附作用，并有较长的防污 期效。现今的海洋防污涂料有效性一般为1 ～ 5 年。决定防污效果的因素主要有以下几方面:
• ( 1) 防污剂的含量一般来说，防污剂的含量越高，有效期就越长。以F -300 单组分氟碳树脂为成膜物、纳米TiO2粉末为防污剂，制备了系 列nano -TiO2 /FEVE氟碳涂层，结果显示: 水云藻的附着量随着涂层中纳米TiO2含量的增加而减少，当纳米TiO2含量达到0． 8%时，水云 藻附着量降至最少; 纳米TiO2含量由0． 8%增大至2． 0%，水云藻的附着量增大; 纳米TiO2
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Fra Baidu bibliotek锡自抛光防污涂料( TF -SPC)
• ( 3) 涂层的弹性模量污损生物剥离所需的功为表面张力( γ) 和弹性模量( E) 乘积的1 /2 次方［4］，即W = 槡γ·E。弹性模量低的涂层上，海 洋生物可在较小的外力下被剥除。6 种不同弹性模量的硅树脂/环氧乙烷树脂涂层( E1 ～ E6) 的表面中，弹性模量最高的E5( 42． 1 MPa) 总表面张力为44． 16 mN/m，粘结强度为4 810 MPa /m，表面粗糙系数为57． 0，与弹性模量低的防污涂层E1( 9． 3 MPa) ( 总表面张力 为43． 80 mN/m，粘结强度为2 360 MPa /m，表面粗糙系数为51． 4) 相比，具有更高的附着力和粘附力［5］。
• 含量继续增大至4． 0%，涂层上水云藻的附着量又减少［1］。新型防污化合物4，5-二氯代-2 -正辛基-4 -异噻唑啉-3 -酮( Sea -Nine211) 和百菌清对海鞘类血细胞的毒理试验表明［2］:
• 当Sea-Nine211 与百菌清的浓度从0． 1 μmol /L 逐渐增大到10． 0 μmol /L 时，海鞘类附着海洋污损生物死亡指数逐渐升高( Sea -Nine 211对海鞘类膜联蛋白V 的死亡指数约为5 ～10，百菌清的约为5 ～ 20) ，细胞内酶的活性指数下降( Sea -Nine211约为7 ～ 3，百菌清约 为9 ～ 3． 5) 。因此，在一定程度下，防污剂的含量越高，污损生物越难以附着，有效期越长。