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- 新型防污涂料
(一)仿生防污涂料
仿生防污涂料利用了仿生学原理,主要有2 个方向:
(1) 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。
(2)纳米防污涂料
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。
纳米防污涂料是由纳米防污基料、漆基、毒剂、颜料、助剂和溶剂所组成。纳米防污基料、漆基一般采用沥青、氯化橡胶、丙烯酸树脂和乙烯类树脂。助剂当中包括分散剂、防沉降剂及渗出调节剂等。纳米防污涂料根据其组成和渗毒方式不同目前可分为溶剂型、接触型、扩散型和自抛光型低表面能型,使得涂料与海水之间的接触角增大,组织海洋生物吸附。从而达到防污效果。涂层在海水作用下防污剂以一定的速度渗出到涂层表面,对海生物具有杀伤和忌避作用,因而起到防止其附着的效果。
(二)淡水防污涂料
随着全球造船业重心的转移,截至2012年,全球90%以上的新造船产能(按载重吨计)集中到了中国、韩国和日本。在占全球40%以上新造船产能的中国,超过75%的造船厂位于淡水流域。为了降低成本和提高产能,船舶一般会在淡水中进行舾装以空出滑道和干船坞,舾装期一般在3~12个月。这种淡水舾装对防污涂料来说是个严峻的挑战,要求防污涂料在淡水中长期浸泡不会产生涂层缺陷。由于防污涂料是设计在海水中使用的产品,当防污涂料浸泡在淡水中时,盐分含量较海水中低,渗透梯度将会增大防污涂料的吸水能力。高度吸水将会导致涂膜起泡、开裂、剥落等糟糕的后果。如果这样,船舶必须喷砂处理掉涂膜直到裸钢,一个新的涂料配套才可以施工。所以防污涂料在淡水中的浸泡性能变得越来越重要。
(三)强酸强碱系列涂料
海洋生物适宜生存繁殖的海水pH值为7.5~8.5,在酸性更强或碱性更强的环境中,海洋生物将难以生长。强酸强碱系列涂料的开发是以高酸值树脂或添加高酸性防污剂制得的防污涂料,涂膜表面呈强碱性或弱酸性,形成不适合海洋生物生长的微环境,从而达到驱赶和防污效果。
(四)微胶囊化防污剂
微胶囊化防污剂是将聚合物材料沉积在中心核或活性物质上,通过改变聚合物材料的种类、沉积物厚度、交联度、包复物粒径、包复方法以及包复颗粒的浓度,可以调节防污剂的实际释放速率。微胶囊化的防污剂可以长期稳定存在于涂层中,并持续释放,同时也改善防污剂的渗出性能,延长了防污期效。微胶囊化的防污剂制成无锡自抛光防污漆不但提高了防污剂的利用效率,而且能获得更长的防污期效和更优的防污效果,还降低了对环境的影响。
(五)生物降解防污涂料
可生物降解树脂作为防污涂料的成膜物质,代替了传统的自抛光防污涂料中的可水解/离子交换型树脂。涂层树脂在海水中通过水解、生物降解作用,可控地释放防污剂。将可生物降解树脂应用于防污涂料可以大幅度减少对环境的污染,但是,目前国际上相关的研究不多,且未见成熟的产品问世。