海洋防污涂料研究进展.pdf

第37卷增刊
石油工程建设
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★★★★★
海洋防污涂料硏究进展
解蓓蓓
(中国石油集团工程技术研究院,天津300451
摘要,海洋生物粘附在海洋设备上所造成的生物污损危害极大为减少这类危害而出现了众多的海
洋防污技术其中在海洋设备上涂刷海洋防污涂料具有应用广效果好及操作简单等优点因而受到
学术界及工业界的广泛关注。本文介绍我国在海洋防污涂料方面的研究状况。
关键词,海洋设备.防污涂料.低表面能,涂料
中图分类号:T6351文献标识码。A文章编号:100-001)1增种刊001-0
在海上船舶码头平台和其他海洋构筑物织决定完全禁用此类产品因此开发环境友好型防
的使用过程中存在海洋生物的附着污损海洋污涂料成为国际上研究的热点但我国在新型防污
生物包括藤壸牡蛎石灰虫海鞘藻类等涂料方面起步较晚与世界先进水平还有差距
附着污主要发生在海上构筑物的潮差区及水下
海洋防污涂料的研究进展
部分。在海上构筑物表面涂覆防污涂科是减轻附2.1传统型海洋防污涂料
着污损的有效方法能够降低船舶航行能耗减
传统型海洋防污涂料是以一定速度释放出毒料
轻海上构物的腐蚀损失性能优良的海洋防污形成有毒环境来阻止海洋生物附着显然随着防
涂料的开发和使用能为我国海洋工业的快速发污剂的不断释放防污效果将逐渐降低这种类型
展提供积极的推动作用
的海洋防污涂料又可分为如表1所示的三大类
1我国海洋防污涂料的发展概况
表」传统海洋防污涂料
世纪0年代以前我国对防污涂料的研究
不够重视没有防污涂料产品问世开林造漆厂
对我国防污涂料的发展做出了较大贡献。其试验料可溶ッ/香成其行生物,)数』
污涂料
少量改性树脂与氧2)存在对生物有毒害作用
成功的g32船底防污涂料经海港试验和实船试验
化亚铜
的防污剂防污效率不高
防污性能可与当时顶尖的同类产品相媲美之后
基料不溶型防
)防污数果可达3-5年
开林造漆厂开发出较多的防污涂料品种并用于污涂料
(20世婚烃或丙烯聪酵/2高固体分,原浆型长效
实船实验
纪50年代后开氟化亚铜
防污涂料
发成功
3)利用率低、后期防污差
我国防污效果较好的有机锡类涂料是由中国科
(4)严重污染海洋环境
学院有机化学研究所与国防科委的七院九所共同研
有机锅自光
连续稳定释放剂
究成功的、并手19年应用于船庭防ラ。从。有两共地在有意选源有
年“418”会战起我国开始对船底防污漆进行系
世纪。年代后聚物氧化亚铜
广泛使用
2)对水环和海洋生物造
统研究先后研制出沥青系等众多常规型防污涂
成危害
料目前我国常规防污漆已跨入世界先进行列
传统海洋防污料虽然在防污方面起到一定作
ゃ世代以后。有机自抛光防污涂料用,但同时给海洋环和海洋生物造成了一定的毒
了防污涂料市场的主导地位但随后的研究害也给人类的健康造成间接的危害随着人们对
发现含有机锡的防污涂料破坏了海洋生态环境海洋环境保护意识的増强许多国家国际海事组
并通过食物链危害人类健康。因此、国际海事组织已明文禁止传统海洋防污涂料的使用。
石油工程建设
2011年11月
2.2环境友好型海洋防污涂料
生物的幼卵不能在涂料表面附着从而滅少其生长
伴随人们环保意识的提高对环境友好型海洋机会即使有少量附着附着也不牢固可以利用
防污涂料的研究逐渐热门起来研究方向见表っ
船舶航行时水的剪切力或者采用压力水枪冲洗去除
表2环境友好型海洋防污涂料
附着的生物使用过程安全环保长效被预测測
为最有应用前景的环境友好防污涂料之一主要有
类别
来源或主要成份
子类
仿生涂料及天熱仿海洋生物具有的天然
氟碳树脂有机硅树脂以及氟硅树脂三大类
仿生防污涂料天然
低表面能防污涂料性能要求涂料表面能只有
防污
抗污结构或从植物中直
接提取防污剂
防污剂
低于25~30mNm时才具有防污效果(接触角大
有机氧低表面能涂
于
98°)
具有双疏性疏水疏油和不貓性
低表面能防污
涂料
低表面能材料
料有机硅低表面能
涂料氟硅低表面能
各种海生物对附着物表面能的要求存在差异
涂料
如藤壶在表面能为30.35mNm的表面最易附着
主要有丙烯酸铜聚合
苔藓虫则在10-30mNm的表面能范围内均有很
不含有机锡的丙酸酯有机酸铜有物丙烯酸锌聚合物
自抛光防污涂料机酸锌有机硅烷和丙烯酸徒烷酯聚合
强的附着力对一种涂层而言不可能同时满足不
物涂料
同的表面能要求一般认为表面能越低不粘性越
高防污效果就越好一些研究者认为表面能弹
为防污箱的防污可示性時
涂料
性模量和涂层厚度这っ个因素共同作用影响着低
表面能防污涂料的防污效果
导电防污涂料具有导电性的聚合物
如聚苯胺
2.2.2.1氟碳涂料
将氟原子引入到聚合物链中可以得到低表面
2.2.1仿生涂料及天然防污剂
能。引人含氟甚团通常包括CF2和CF,对于
仿生涂料来自人们对某些海洋生物具有天然抗一定结构的聚合物氟含量越高表面能越低氟
生物附着特性的认识如海豚鲸和海绵等虽然长含量的多少直接影响到氟碳树脂的价格全氟代烯
期生活在海水中却很少有海洋生物附着在表面烃聚合物性能非常优越但是这些聚合物在大多数
研究表明海豚鲸等是通过分逃一种特殊的化学溶剂中是不溶的并且价格昂贵由于其价格昂贵等
物质或者通过特殊的表面结构来抑制其他海洋生原因使低表面能氟碳系列涂料的发展与应用受到
物附着在身上仿生涂料的设计灵感就源于此
限制大量降低氟含量又能获得低表面能是氟碳树
在仿生防污涂料的研究方面华盛顿大学的脂研究的重要方向
Karenwooley_眼取得了一定的进展,其研制的涂膜是22.2政性聚硅氧烷涂料
通过模仿海豚皮肤的外形和组织来达到减少海洋生
聚硅氧烷树脂由于s-0鍵的键能高、键角
物附着的目的该工作打破了人们对于粗糙表面不大
主链柔软侧链基团对主链起屏蔽
具有防污性的传统观点从他们的研究工作中可以作用这些链结构的特殊性赋予有机硅聚合物许多
得到启示具有微相分离并具有疏水和疏油两种特优异的性能如极低的玻璃化转变温度低表面能
性的聚合物可以用来研制防污涂料
等适合作为低表面能涂料的基料但也存在着价
在对仿生防污涂料研究的同时人们也注意到格昂贵对底材的附着力差重涂性差等缺点需
些陆上植物如梭树栎等、以及海洋植物主对其进行化学改性改性聚硅氧烷树脂主要是利用
要是海藻」内含有防污活性的天然化合物目前聚硅氧烷上的羟基与其他化合物或聚合物上的活
尚不清楚它们的防污机理天然防污剂通常对海洋性基团如羟基羧基异氰酸酯基等、反应从
生物不会构成毒害作用且防污效果较好但是提而制得具有各种性能的树脂改性聚硅氧烷防污涂
取非常不容易且含量较少正是由于这个缺陷天料包括以聚氨酯改性硅氧烷环氧改性硅氧烷
然防污剂作为工业产品至今未见报道<