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仿生防污涂料的发展概况
洪峰赵中华2柱泰江
(①海洋化T研究院,肯为266071;山东海洋技术开发中心,古266071)
摘要介绍了无污染浙型海洋防污涂料一一仿生防污料;概述了它两方而技术的发展情况:①采用新
型高分子材料,赋予涂层特殊的表面结构和特性。(②提収天然物质作为防污剂。望了这类凃料的
应用前
关键词仿生尤污染防污涂料大然防污剂污损释放
分类号T637
DEVELOPMIENT SITUATION OF BIONICAL ANTI-FOULING PAINT
Hong Feng, Zhao Zhonghua, Gui Taijiang
Abstract: The article introduces the new non-polluting anti-fouling paint used in marine environment-bi
ieal anti-fouling paint. The curing film of it has special surface structures and features by using new polymer. In the
other hand, the paint use natural materials as anti-fouling agent. The article prospects the application future of this kind
paint
Key words: bionics, non-pollution, anti-fouling paint, natural anti-fouling agent. pollution release
100种,其中半数以上生在近海和海灣处,尽管附省
海洋生物的附着给船舶和海洋设施带来极大的危形式很复杂,但其附着有一定规律,都是从蛋白质、多
。它一方増加册体白重和鼎体摩擦力,从而増糖等天然高分子开始的。生活在海洋中的生物人多具
加燃料消耗;另一方面会加速船体腐蚀,缩短船舶使用有抵制附着海生物的能力:大型峬乳动物海豚的表皮
券命。
能分泌出特姝的黏液,形成亲水低表面能表面,使海生
舶航行的搽阻力80%来自于表,而表向阻物难以附着;海蟹可以分泌出一种海,这种醇能抑制附
力又主要取決于海洋生物污损所造成的污损粗糙度。着生物产生的生物胶的凝固,从而防止生物附着;海藻
据统计,海洋物污损率为5%附的阻力就相当于洁含有对附着生:物有遊忌或抑制作用的化学物质。
净表面的2倍,燃料消耗增加10%。
与海生物的附着·样,人类血管内血枪的形成也
从20世纪40年代开发了防污涂料以米,?定程是从蛋自质类物质的附着川始的。具有微相分离结校
度上解决了海洋生物附省的问题。70年代以后,随省的医用高分子是理想的抗凝血材料,基丁这一思路,其
求、砷等防污剂的禁用,有机锡化合物成为代表性的防有微相分离结构的涂层同样也是理想的抗污损材料,
污剂。80年代,发现イ机锡在鱼类、贝类体内会积素2,生物很难附着,即使附着也易清洗
导致遗传变异,丁是,80年代末各国纷纷立法,禁用或
传统的防污涂料足通过防污剂的渗出,对附着生
限用有机锡防污涂料,国际海事组织(1MO)提出
物进行杀达到防污日的,而生物界则足通过非常“友
2008年全面禁止在防污涂料中使用有机锡。
好”的方法来防止污损。各国对此做了人量研究,这些
H前氧化亚铜类防污涂料占十导地位,但由于铜研究大都从生物附着机理入手.?方面寻找防污高分
元素会在海洋中,特别是海港中大量积聚,导致海藻的子材料,対一些生物的表皮状态进行模仿,赋予涂层以
人早死广,从而破坏生态平衡,因此最终也将被禁用。特殊的表面性能,如低表面能、微相分离等,使海生物
各国纷纷致力于发?种全新的无污染的防污涂料
不易附着或附着不年;另·方面寻找个适的大然防污
海洋附着生物多达2000种以上,常见的有50
在不破坏环境的前提下防止牛物附着,这是一种全
200205代途?
万方数据
新的防污概念,可以称之为仿生防污
单纯的低表而能防污涂料往往只能使海生物附着
2新型防污高分子材料
不,需定期清理。附着生物?长大将很难除去,清
这类防污是通过赋予涂层或基材的表而以特姝性理过程中会破坏漆膜。因而日前其应用范用有很大的
使海洋生:物难以附省或附着不牢从而达到防污目局限性,多应用于高速册,而对难以定期上坞清埋的人
的。国外称此类涂料为污损释放涂料( Fouling- release型船只尚无法应用
coaling),区别于一般的防污涂料。
2.2具有微观柑分离结构的防污涂料
生物污损是从蛋白质、多糖等帛分了物质的黏着
Baier指出6,生物的污损与血管内血栓的形成有
开始的,因此控制其表面的性能就可以削弱这种黏接很大的州似性,都是从蛋白质或生理物质的附着开始
力。这里所说的表而性能是指表而能、官能排列及的。现在许多高分子材料应用于制造人工脏器,由于
表面形态等。
在使用上人多数要与血液相接触,因此需要具有优良
2.1低表血能防污涂料
的抗凝血性能,人们在这方而做了大量研究。
生物污损与表能有很人的关系,试验表明,表
今井于1972年首先提出了高分子材料的微观
能在20~25mJ/m2范围内,材料不易产生污损?。日非均相结构和血液具有优長的相容性,认为非均相
前八用的低表而能材料主要是有机硅和有机氟材料,构尺す达到0.1~0.2pm时就有抗凝血性?。冈野等
斤者有更低的表面能,是日前所能找到的表能最低合成了H叩基丙烯酸羟乙与苯乙烯组成的嵌段共聚
的材料,但前者品示出更好的防污效某。
物I?,发现此嵌段共聚物表而亲水/疏水微观结构j
橡胶加上卩基及苯基的系配合物有不错的防血浆貨白收附之间有相关性,12],同时指出,材料表
污效果,但其附着力、蝨度等性能较差,通増加?道声生的蛋白质吸附是与材料中永水性与疏水性各白的
环氧过渡层或采用环氰防腐底漆可以改善附着力,另微观区域相对应的,表层状微相分离结构的尺寸在
外,如在涂料中添加相对分了质早低的甲基仕氧烷,则30~50mm时,有明显的血小板黏附抑止作用。
相対分了质量高的硅橡胶等基料的强度、抗撕裂性能
具有微相分离结构的高分了材料是优艮的抗凝血
会提高很多。日前美国海军正在快速舰艇上试用这种材料,而生物污损与人体内的“污损”如血管内血栓的
涂料。
形成和人工脏器的凝血现象有很大的相似性,某于这
International paint公司开发出了硅系防污涂料一点,开发出了具有微相分离结构的防污涂料,并得到
Intersleek,具有自清洁性能,木来是三组分,斤为了施了应用。例如,使用图1所示的疏水性佳树烂A和杀
T.方使改良为两组分,世界上许多高速轮船公可已开水性社树脂B不同比例制成混合物涂层,其防污效果
始使用这种涂料。 Sigma coating公司也已开发出了新如表1所列
的仕系涂料,效果很好,但也仪限于儿种特殊的用途,
尚无法在大型轮船上应用
OME
高分子PTFE有极低的表面能,是理想的选择,但
因共不溶于溶剂,不熔化、软化,无法用普通方法制成
O Si(OME)
涂膜,因此研究上转向了其行生物,如瓶化环氧、狐化
多元醇、氟化丙烯酸詒等。
美国海军“鹲鹉”涂覆了以全氟烷基聚聚氨酯
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