海洋防污涂料

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。

检测标准

影响海洋防污涂料效果的主要因素

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。
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,即W =(γ·E) ½。弹性模量低的涂层上,海洋生物可在较小的外力下被剥除。
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。
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。
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。
主要几种防污涂料
主要品种:先进的防污涂料技术主要源自欧美和日本,国内主要是仿制国外,而且还相对来说在研究阶段。以商业化的防污涂料主要分为两大类:一是含杀虫剂的防污涂料;二是不含杀虫剂的防污涂料(或称低表面能防污涂料,或污损释放型防污涂料FRC)。
上述技术的主要机理都是逆酯化的水解或离子交换进行化学分解。聚合物的本身是疏水性的,因为它本身是通过一个酯键而被束缚在功能基团上的。当聚合物浸入海水中时,酯键断裂,留下羧酸盐从而提高聚合物的亲水性。
(1) 丙烯酸铜共聚物自抛光防污涂料(离子交换型)

(2) 丙烯酸锌共聚物自抛光防污涂料(离子交换型)

(3) 硅烷化丙烯酸共聚物自抛光防污涂料

4. 混合型自抛光防污涂料(Hybrid)
4、 自我平整性能不能与高性能的水解(离子交换)型的防污涂料相比。
5. 不含杀虫剂的防污涂料——低表面能防污涂料
(4) 现有的技术不能避免细菌型和藻类海生物的生长,这些海生物的直径可以达到1000μm。为了降低船壳的表面粗糙度,涂层表面必定定期地进行水下清理。否则会增加拖力,增加油耗。而经常的水下表面清洗,又会造成涂膜表面破损,增加粗糙度。
(3) 海洋微生物接触涂膜表面时,诱导表层聚合物分子发生重排,涂膜表面能提高。
该类涂料在一定程度上比有机硅低表面能防污涂料性能有所提高,特别是机械强度,同时对细菌型和藻类海生物的黏附有所减少,但不能完全消除。该类涂料还需要定期进行水下清洗。
(6)实际应用非常局限,其性能还有待验证。
施工方法:无气喷涂、刷涂、辊涂
喷 孔:0.5mm
压 力: 250kg/cm2
干燥时间(表干):7小时(20℃)
下 水:最小12小时(20℃) 最大3个月
漆膜厚度:湿膜 150μm;干膜 75μm
重涂间隔:最小10小时(20℃);最大60天
表面处理:在配套底漆上涂装,只需底漆实干即可直接涂装。对其它施工表面,要求清洁、干燥,无油脂、尘埃等污染物,清洁方法可采用人工、机械或高压水冲洗。
施工环境:温度应高于15℃,以保证正常的施工性能。在狭窄的空间内施工和干燥期间应大量通风。
任何船舶涂料的发展都要考虑其是否符合相关的法律法规(安全、健康和环保)及性价比,船舶防污涂料更是如此。
船舶防污涂料相关法则

IMO《国际控制船舶有害防污底系统公约》(简称AFS公约)于2008年9月17日正式生效。公约要求自生效之日起所有船舶底部不准再有裸曝的含有有机锡的防污涂料。为保证公约的实施,船底防污涂料必须取得船级社不含有机锡的认证。

高性能防污涂料——保证船速、降低燃油、减少废气排放
据报道,与洁净的船体相比,一艘附着海生污染物的船舶耗油将多出40%,如果当今全球所有船舶全部附着海生污染物,将额外烧掉7060万吨的燃油,将释放出2.10亿吨的CO2和560万吨SO2从而增加温室效应,及增大酸雨量,危害环境。
因此,开发更高性能、节能、环保(应同时考虑大气和海洋环保)的防污涂料是涂料人持之以恒努力的方向!
新型防污涂料
一、仿生防污涂料
(1) 以海洋中天然活性物质提取物为防污剂,最成功也最有使用价值的是Sea-nine 211,其中的噻唑啉酮结构就是一种生物防污剂经过结构改造而得到的。研究了从深海海泥中分离出来的海洋细菌Pseudomonas rhizospHaerae 代谢产物,并进行分离和提纯,经波谱鉴定可得到9 种化合物,其中化合物环(酪氨酸-脯氨酸) ,环(酪氨酸-异亮氨酸) 、环( 丙氨酸-脯氨酸) 、环(缬氨酸-脯氨酸) 、3-苯基-2 -丙烯酸和尿嘧啶对五株海洋细菌具有抗菌活性,尤其是二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、环(酪氨酸-异亮氨酸) 、环(苯丙氨酸-脯氨酸) 、环(缬氨酸-脯氨酸) 、3 -苯基-2 -丙烯酸可抑制多种能诱导海洋生物(如滕壶、草苔虫) 幼虫附着的细菌生长。可以用海洋细菌Pseudomonas rhizospHaerae 生产出具有抗菌和抗幼虫活性的二级代谢物,即二酮哌嗪类和苯类化合物,具有作为天然抗海洋生物污损剂的潜在价值。
(2)模拟大型海洋动物的表皮结构来实现防污。根据鲨鱼防护海底生物附着的原理,结合使用塑料和橡胶材料,仿制一种鲨鱼皮防污涂料。在实验室可以使舰艇底部和侧部常见的藻类、石莼等各种海底生物孢子的沉降率下降85%,效果非常明显。将“鲨刻烃”仿生膜 ( 即仿鲨鱼皮表面盾甲鳞沟槽结构) 刻印在聚烯烃材料表面,以覆膜或倒膜方式倒出鲨皮齿形结构,以去涡减阻,使生物不易附着在表面,用于船体表面能减少67%海藻、藤葫、贝类的附着量,当船达一定速度时,其船舶可“自洁”,将所有附着的海洋生物抛掉。

二、电解化学防污涂料
(2)漆膜表面不通微弱电流,以掺杂了高分子化合物的导电高分子材料(主链上有共轭双键且电导率为10-9S/cm 以上) 为有效成分,配制防污涂料涂覆在钢板表面,起到防污的效果。首次通过裸金电极考察与磷酸酯反应后多巴胺(DA) 的电化学行为发现:乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP) 能够降低多巴胺氧化还原反应的表观电位,并且由于多巴胺与乙二胺四亚甲基膦酸之间强烈的相互作用而提高了多巴胺氧化电极的海洋防污性能,这更加证实了电解化学防污涂料的优点。
三、纳米防污涂料
纳米技术的出现给防污涂料提供了一个新的方向。以双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂为基料、硫代磷酸三苯基异氰酸酯为改性剂、笼形结构倍半硅氧烷为纳米增强剂、聚咪唑啉酰胺或聚酰胺-胺树型分子为固化剂,制备了含硅、磷、硫的纳米涂料。结果表明,固化剂分子结构以及纳米增强剂对涂料的防污效果有明显作用,可以有效抑制海洋生物的附着。