木船防污涂料簡介

傳統(tǒng)型防污涂料

此類防污涂料是建立在松香粘合劑的基礎(chǔ)上的，主要用氧化亞銅作為顏料。松香粘合劑遇水會溶解并釋放出有毒顏料。此類防污涂料的問題在于松香粘合劑的分解是難以控制而且較為嚴重的。它對海洋污物的防護作用只能維持12-18個月?；谒上愕姆牢弁苛蠒c氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此油漆干后就必須下水--一般于6-8小時內(nèi)，但不得超過24小時。此類防污涂料也被稱為可溶矩陣防污涂料。

釋放型防污涂料

這類漆是以氯化橡膠或者乙烯作為粘合劑的，用大量的氧化亞銅作為顏料。遇水時，釋放有毒顏料，只留下粘合劑的空殼。在經(jīng)過足夠長的時間后，空殼的厚度會變得很厚，以至于釋放進入微薄水層的毒素的毒性不足，低于避免生長污物所必需的臨界值。大量的有毒顏料會留在粘合劑空殼下的防污涂料體系內(nèi)部，人們對采用水下刷抹來去除粘合劑空殼的方式進行測試。由于人力和管理設(shè)備及檢驗等問題，這種方法并不見效。在重新施工防污涂料之前，進干船塢的船上的粘合劑空殼必須進行密封處理，而在進干船塢的次數(shù)達到足夠數(shù)量時，船體上就會形成一個厚厚的由防污涂料和密封涂層交替組成的"三明治"體系。在干膜總厚度為1000-1200μm的情況下，此類三明治體系中將產(chǎn)生很大的內(nèi)部應(yīng)力，并發(fā)生剝落，從而導致水下殼體非常粗糙。釋放型防污涂料針對海洋污物的防護能力可以長達18-24個月。此類防污涂料也被稱為不可溶矩陣防污涂料。

燒蝕型防污涂料

此類防污涂料是基于由松香和調(diào)和粘合劑(如，乙烯)混合而成的粘合劑的。使用的顏料同樣是氧化亞銅，再加上其他少量的生物殺蟲劑。從本質(zhì)上來說，燒蝕型防污涂料的機理類似于基于松香的純傳統(tǒng)型防污涂料，但調(diào)和(或濕化)粘合劑的加入延長了其分解過程。粘合劑的溶解在一定程度上避免了三明治體系的堆積，但燒蝕型防污涂料表面的確有一層很薄的皂化層，其表面的粘合劑空殼結(jié)構(gòu)組成和釋放型防污涂料的情況是類似的。燒蝕型防污涂料抵御海洋污物的時間可以長達26-30個月。

自拋光防污涂料

市場上的自拋光防污涂料有兩類:含錫型和無錫型(不含錫)。含錫型是以甲基丙烯酸三丁錫作為粘合劑的。除錫外，有毒氧化亞銅也是油漆的主要顏料，往往還使用其他生物殺蟲劑來增強效果。人們對其粘合劑的水解早有描述，但必須指出的是自拋光防污涂料并不會堆積形成三明治體系。自拋光含錫防污涂料在航行期間能夠抵御海洋污物長達5年以上的時間。無錫型自拋光防污涂料采用的是設(shè)計用來模擬異丁烯酸錫粘合劑作用機理的粘合劑。目前市場上所出現(xiàn)的無錫自拋光防污涂料包括下列類型:

·丙烯酸鋅粘合劑

·羧酸鋅粘合劑

·丙烯酸銅粘合劑

· 硅烷化丙烯酸粘合劑

所有上述技術(shù)的主要機理都是水解和離子交換。聚合物本身是疏水性的，因為聚合物本身是通過一個酯鍵而被束縛在功能基團上的。這意味著當聚合物浸入海水中時，酯鍵將會斷裂，留下羧酸鹽從而提高聚合物的親水性。有人指出新一代的無錫防污涂料抵御海洋污物的防護時間可以和含錫型防污涂料一樣長。但這一點還有待觀察。

自釋放型防污涂料

此類防污涂料完全無毒，憑借低表面能的原理進行工作，即海洋污物組織難以附著在涂料表面。此類防污涂料有時也被稱為污物釋放防污涂料，大部分都是基于硅樹脂粘合劑的。自釋放漆特有的表面屬性實現(xiàn)了污物組織黏著的最小化。所有可能發(fā)生附著的污物都能輕松(相對而言)地在運行期間或者進干船塢的時候被沖洗掉。

到目前為止，上述類型的防污涂料主要都是供應(yīng)高速航行的船只使用的，如渡船、集裝箱船、游艇航班、滾裝船等，而大部分的油漆供應(yīng)商都規(guī)定上述防污涂料不得用于船速低于18-20節(jié)的船只。盡管如此，目前有跡象表明最小船速水平是可以進一步降低的(低至14-15節(jié)的?)。生產(chǎn)商在規(guī)定基于硅樹脂的防污涂料的有效服務(wù)壽命時都非常謹慎，盡管如此，也有聲明指出"我們并沒有理由對此類材料的服務(wù)壽命有一個`限定"。

仿生防污涂料利用了仿生學原理，主要有2 個方向:

1) 以海洋中天然活性物質(zhì)提取物為防污劑，最成功也最有使用價值的是Sea-nine 211，其中的噻唑啉酮結(jié)構(gòu)就是一種生物防污劑經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造而得到的。研究了從深海海泥中分離出來的海洋細菌Pseudomonas rhizospHaerae 代謝產(chǎn)物，并進行分離和提純，經(jīng)波譜鑒定可得到9 種化合物，其中化合物環(huán)(酪氨酸-脯氨酸) ，環(huán)(酪氨酸-異亮氨酸) 、環(huán)( 丙氨酸-脯氨酸) 、環(huán)(纈氨酸-脯氨酸) 、3-苯基-2 -丙烯酸和尿嘧啶對五株海洋細菌具有抗菌活性，尤其是二-(2-乙基己基)鄰苯二甲酸酯、環(huán)(酪氨酸-異亮氨酸) 、環(huán)(苯丙氨酸-脯氨酸) 、環(huán)(纈氨酸-脯氨酸) 、3 -苯基-2 -丙烯酸可抑制多種能誘導海洋生物(如滕壺、草苔蟲) 幼蟲附著的細菌生長。可以用海洋細菌Pseudomonas rhizospHaerae 生產(chǎn)

出具有抗菌和抗幼蟲活性的二級代謝物，即二酮哌嗪類和苯類化合物，具有作為天然抗海洋生物污損劑的潛在價值。

2) 模擬大型海洋動物的表皮結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)防污。根據(jù)鯊魚防護海底生物附著的原理，結(jié)合使用塑料和橡膠材料，仿制一種鯊魚皮防污涂料。在實驗室可以使艦艇底部和側(cè)部常見的藻類、石莼等各種海底生物孢子的沉降率下降85%，效果非常明顯。將"鯊刻烴"仿生膜 ( 即仿鯊魚皮表面盾甲鱗溝槽結(jié)構(gòu)) 刻印在聚烯烴材料表面，以覆膜或倒膜方式倒出鯊皮齒形結(jié)構(gòu)，以去渦減阻，使生物不易附著在表面，用于船體表面能減少67%海藻、藤葫、貝類的附著量，當船達一定速度時，其船舶可"自潔"，將所有附著的海洋生物拋掉。

電解化學防污涂料主要通過以下2 種方式起到防污的作用:

1) 在船體涂布絕緣層以后，以導電層為陽極、以船殼鋼板為陰極，在漆膜表面通微弱電流時，會使海水電解，產(chǎn)生次氯酸鈉，以達到船殼表面防止海洋生物附著的目的，此稱為導電涂膜電解海水防污技術(shù);

2) 漆膜表面不通微弱電流，以摻雜了高分子化合物的導電高分子材料(主鏈上有共軛雙鍵且電導率為10-9S/cm 以上) 為有效成分，配制防污涂料涂覆在鋼板表面，起到防污的效果。首次通過裸金電極考察與磷酸酯反應(yīng)后多巴胺(DA) 的電化學行為發(fā)現(xiàn):乙二胺四亞甲基膦酸(EDTMP) 能夠降低多巴胺氧化還原反應(yīng)的表觀電位，并且由于多巴胺與乙二胺四亞甲基膦酸之間強烈的相互作用而提高了多巴胺氧化電極的海洋防污性能，這更加證實了電解化學防污涂料的優(yōu)點。

納米技術(shù)的出現(xiàn)給防污涂料提供了一個新的方向。以雙酚A 二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂為基料、硫代磷酸三苯基異氰酸酯為改性劑、籠形結(jié)構(gòu)倍半硅氧烷為納米增強劑、聚咪唑啉酰胺或聚酰胺-胺樹型分子為固化劑，制備了含硅、磷、硫的納米涂料。結(jié)果表明，固化劑分子結(jié)構(gòu)以及納米增強劑對涂料的防污效果有明顯作用，可以有效抑制海洋生物的附著。