舰船用防污涂料的研究进展

对近年来防污涂料的工业化进展进行了分析,介绍了从传统型的防污涂料到新型的无毒防污涂料的重要研究成果,探讨了新型的无毒防污涂料的发展趋势。     

无毒防污涂料最新研究进展

介绍了通过改变基体树脂和使用无毒防污剂的手段开发无毒防污涂料的研究情况.从种类、作用机理和特点等方面阐述了无毒防污涂料的最新进展,指出了各类涂料存在的问题以及解决方法,展望了未来无毒防污涂料的发展方向.     

纳米复合海洋防污涂料研究进展

海洋生物污损带来巨大的损失是亟须解决的难题。开发含纳米填料的无机-有机杂化涂料是传统防污手段的绿色替代方案,然而目前缺乏纳米复合涂料在海洋防污领域应用的系统报道。综述无机纳米材料改性聚合物涂料的研究进展,按照防污机制的不同,重点总结低表面能纳米复合防污涂料、超疏水纳米复合防污涂料、释放型纳米复合防污涂料、催化型纳米防污涂料、多因素协同纳米防污涂料的研究现状,对其防污特性进行分析,并指出各类涂层所存在的问题。最后,提出无机纳米材料在聚合物中的稳定分散、多种防污机制协同优化、无机纳米复合涂层的长效防污性能保障是纳米防污涂料在海洋防污领域所面临的难题及未来发展方向,填补了纳米复合涂料在海洋绿色防污领域应用系统报道的空白。     

海洋底栖硅藻在电气石涂层上的附着行为

为了开发新型无毒海洋防污涂料,培养了舟形海洋底栖硅藻,采用叶绿素a值测定、体视显微镜拍照和图像定量分析方法,研究了底栖硅藻在质量分数为2%、3%、5%、10%的4种电气石涂层上的附着行为。结果表明,含2%电气石涂层对底栖硅藻的附着无明显抑制作用,含3%电气石涂层对底栖硅藻附着的抑制作用最为明显,电气石含量继续增大为5%和10%,其抑制作用逐渐减小。电气石对底栖硅藻在涂层上附着的抑制机理在于,当电气石与海水接触时,使水分子电解,生成羟基负离子,同时电解海水,产生次氯酸钠、Cl2、HClO和ClO-等强氧化剂;这些强氧化剂对底栖硅藻具有毒性,从而抑制其生长活性,并阻止其在涂层表面的附着。电气石在新型无毒防污涂料的研发中具有重要的价值。     

海洋防污涂料用功能树脂发展概述

防污涂料中树脂的发展与防污涂料的发展有着密切的关系,总结防污涂料的发展历史,防污涂料技术的发展依赖于新型树脂的开发和新型防污剂的开发两条主线。在不同的时期,根据防污涂料中树脂的性能及其对防污剂的释放方式不同,导致了不同的防污涂料具有不同的防污原理和防污效果,因此开发具有良好性能的树脂是发展高性能防污涂料的关键之一。随着海洋事业的迅速发展及世界环保方面的限制,无公害新型合成树脂的发展成为迫切的需要。由于无锡自抛光树脂、抗菌活性结构功能树脂、低表面能树脂等除了使树脂具有成膜物的一切功能外,还使树脂本身具有优秀的防污性能且满足环保的要求,对防污涂料树脂及新型无公害防污涂料的发展意义重大。本文介绍了无锡自抛光树脂、含抗菌活性结构功能树脂的最新发展,揭示了用新方法和新思路开发具有我国自主知识产权的海洋防污涂料树脂的重要性。     

PVP-Cu2O微胶囊防污涂料的制备及性能研究

目的合成一种氧化亚铜微胶囊,以其为防污剂制备防污涂料,并进行性能研究。方法利用亚硫酸钠还原-单凝聚法合成聚乙烯吡咯烷酮-氧化亚铜(PVP-Cu_2O)微胶囊,并利用电镜测试和红外光谱对微胶囊的结构组成和包覆效果进行了验证。以合成的微胶囊为防污剂,PU/EP改性树脂为基体,制备了防污涂料试样,对涂料试样的涂层硬度、抗冲击性、拉伸强度、剪切强度、吸水性能、释放性能等进行了测试表征,探究防污剂的种类和用量对防污涂料各方面性能的影响。对遴选的优异配方涂料进行浅海挂板防污试验,探究其实海防污性能。结果实验成功合成出了PVP-Cu_2O微胶囊,与使用普通Cu_2O作为防污剂的涂料试样相比,使用PVP-Cu_2O微胶囊的涂料试样涂层硬度、抗冲击性、拉伸强度、剪切强度、吸水率和缓释效果等性能均有了较大幅度的提升和改善。当PVP-Cu_2O用量增加至35 phr时,微胶囊对防污涂料性能改善效果有一定程度的减弱,综合考虑涂料试样的各方面性能,确定PVP-Cu_2O用量以15 phr为宜。浅海挂板防污试验证明:用量仅为15phr的微胶囊涂料达到了与商品防污涂料基本相当的防污效果。结论 PVP-Cu_2O微胶囊防污涂料可以在实现防污涂料的环保化、节能化和长效化方面起到十分积极的作用。     

新型环保海洋防污材料研究进展

简要论述了海洋防污材料的发展历史及其防污机理,评述了新型环保高性能海洋防污材料的最新研究进展。自有机锡自抛光防污涂料被禁用后,基于聚丙烯酸锌、聚丙烯酸铜和聚丙烯酸硅烷酯的无锡自抛光防污涂料得到了广泛应用。为进一步提升其防污性能和环保性能,接枝防污官能团防污材料、生物降解高分子基防污材料、主链降解型自抛光防污材料、减阻型防污材料以及仿生防污材料成为当今的研究热点。介绍了席夫碱、草甘膦、苯并异噻唑啉酮等几种防污官能团的接枝方法及其防污效果,指出这类方法可提高防污剂的利用率,使防污剂释放更平稳,但实用化还需解决防污剂接枝改性后防污能力下降以及合成工艺复杂等问题。重点介绍了生物降解高分子基防污材料,特别是主链降解-侧链水解型防污材料的结构和合成方法。由于该类可降解/水解树脂具有良好的力学性能和水解可调控性,所制备的防污涂料即使在静态下,防污剂也释放平稳,因此可用于开发新型主链降解型自抛光防污涂料,以提高涂层的静态防污长效性,具有良好的应用前景。还介绍了通过对高分子树脂改性等方法降低涂层水解后的表面粗糙度,该类防污涂层具有良好的减阻性能。最后介绍了仿生防污材料的研究进展。     

难题求解

难题内容：接枝铜离子水解型树脂合成及在船底环保型防污涂料中的应用。主要内容：（1）新型铜离子接枝水溶性防污树脂低温合成技术．复合引发剂及引发剂二次添加技术,铜离子单体衡量滴加技术：（2）复合型低毒防污剂的筛选：（3）高固态、低VOC的防污涂料配方体系设计;（4）新型铜离子接枝水溶性树脂结构表征、理化性能及防污性能研究。技术经济指标：年产环保型接枝铜离子水解型船底防污涂料防污涂料350吨,年增产值2500万,年增利润220万元,上缴税金125万元。申报专利1项。     

Nano-TiO2/FEVE氟碳涂层的水云藻附着性能

为了研发新型无毒舰船防污涂料,以FEVE氟碳树脂为成膜物、纳米TiO2粉末为功能添加剂,试制了系列Nano–TiO2/FEVE氟碳涂层,研究了纳米TiO2含量对大型藻(水云藻)附着行为的影响。结果表明,水云藻的附着量随着涂层中纳米TiO2含量的增加而减少,当纳米TiO2含量达到0.8%时,水云藻附着量降至最少,纳米TiO2含量由0.8%增大至2%,水云藻的附着量增大,纳米TiO2含量继续增大至4%,涂层上水云藻的附着量反而减小。纳米TiO2对水云藻的附着具有明显的阻止作用,可以成为一种安全环保的防污功能添加剂。     

海洋舰船防污涂料综述

目前舰船的腐蚀污染,海生物污损问题已经相当严重。这已经成为如今舰船急需解决的一个重大问题。本文介绍了防污技术的防污原理以及防污技术的一些新发现。简述了几种目前效果比较好的防污涂料如:低表面能涂料、纳米材料、防生涂料、无锡自抛光涂料、可辐射涂料等,这些涂料都可以有效进行防污。同时也分析了这些涂料在研制,使用过程中存在的一些问题。提出一种新型含有辣椒素的防污涂料,它可以在不破坏生态环境的前提下很好地完成防污任务,而且防污时间、防污效果都有很大的提高。由于现在防污漆不仅要有防污作用,而且还要不破坏海洋生态环境,不破坏海生物之间的食物链,所以这种含有辣椒素的防污漆有很大的发展前景。     

仿生协同防污涂层的制备及性能

目的 将低表面能、仿生、纳米粒子防污技术相结合,制备出具有仿生协同效应的海洋防污涂层.方法 利用光刻法加工出带有负向形貌的硅板,以低表面能材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,加入纳米ZnO、仿渗型防污剂苯基甲基硅油(PSO)以及固化剂、分散剂等助剂,经固化倒模,得到表面具有微米级织构的仿生协同效应的海洋防污涂层.通过扫描电子显微镜、X射线能谱仪分析观察涂层的表面形貌及元素分布.通过立体显微镜、红外分光测油仪观察并测定涂层中PSO的渗出速率.通过拉伸试验研究涂层的力学性能.通过接触角测试和硬度测试研究涂层的表观性能.通过抗菌实验研究涂层的防污性能.结果 涂层表面具有规则且完整的微米级织构,由于PSO和纳米ZnO的添加,涂层的疏水性能和力学性能显著提升,10％ZnO含量的涂层具有最佳的力学性能和防污剂释放速率.表面具有圆柱形织构的协同防污涂层的抗细菌粘附效果最好,其细菌粘附率减少了90％.结论 该仿生协同防污涂层相比单一原理防污涂层具有更为优异的防污效果,通过纳米ZnO的加入调控了防污剂PSO的渗出速率,延长了涂层的使用期效,且不会对环境产生污染,具有良好的发展前景.     

基于磁性Fe–MOF掺杂纳米银环保复合防污剂的制备及其性能

目的 研发新型环保防污涂料,在保证海洋防污效果的基础上,尽量减少海洋防污剂的使用量和避免因表面涂层脱落而带来的重金属污染等问题。方法 成功制备了2种基于金属有机框架材料（MOF）掺杂纳米银的复合防污剂[Ag/PDA–Fe–MOF（700℃）、Fe₃O₄@Fe–MOF@Ag]。采用水热法制备的Fe–MOF呈正八面体形态,尺寸均匀,约为2～3μm。经过700℃真空退火处理后整体尺寸缩小,达到纳米级别,约为100～200 nm,通过分析X射线衍射图谱证明无磁MOF经过退火后转变为强磁性的Fe₃O₄。另外,采用共沉淀法和水热法合成的Fe₃O₄@Fe–MOF也呈正八面体结构,尺寸差别较大,较大的颗粒长度为5～6μm,较小的颗粒粒径仅为400nm左右。后续通过聚多巴胺和还原法成功在2种颗粒表面组装纳米Ag颗粒,质量分数约为0.66%。结果 抑菌圈结果显示,Ag/PDA–Fe–MOF（700℃）对Bacillus subtilis的生长仅有轻微抑制作用;而Fe_...     

灌注液体型防污表面研究进展

生物污损已成为海运业面临的重大技术难题,构筑绿色防污表面是环保法规日益严格形势下,解决海洋生物污损的重要手段.基于猪笼草仿生的液体灌注型防污表面是近年来研究的焦点问题,具有广阔的应用前景.总结了仿生液体灌注型超滑表面的设计机理,重点介绍了基底粗糙多孔结构的制备工艺和粗糙结构尺度对于表面稳定性的影响.总结了仿生液体灌注型超滑表面的设计机理,重点介绍了粗糙多孔结构的制备工艺和结构尺度对于液体层稳定性的影响.研究表明,纳米孔隙结构提供的强大毛细作用力是形成稳定液体层的关键.分析了润滑液的选择种类与依据,对于海洋防污领域,绿色环保且价格相对低廉的润滑液将是较好的选择.阐述了基底化学改性的手段以及通过化学反应使润滑液与基底形成共价键的超滑表面制备.同时,介绍了润滑液注入工艺和油膜检测手段等制备过程中不可忽略的问题.总结了灌注液体型表面在海洋防污领域的研究进展,以及应用过程中存在的问题,同时展望了灌注液体型表面在防污领域应用的发展趋势.探索环保高效、具有经济性的灌注液体型涂层将会是其在防污领域大规模应用的发展方向.     

火焰喷涂制备纳米陶瓷超润滑涂层及其防污性能

仿猪笼草结构的灌注液体型超润滑涂层(SLIPS)因具有优异的自清洁防污性能备受关注,但目前存在制备工艺复杂、成本较高、不适宜大规模制备等问题,影响了该技术的实际应用。针对这一问题,利用火焰喷涂技术制备SLIPS表面的技术工艺,成功在不锈钢表面制备了基于纳米二氧化钛的SLIPS涂层,并研究了涂层结构及性能。利用SEM分析了涂层的表面形貌和微观结构;利用接触角测量仪研究了涂层的浸润性能;通过藻类贴附试验评价了涂层的防污性能。结果表明：所制备涂层表面接触角达到118.01°,滚动角达到4.54°,呈超润滑性能,对海洋小球藻附着率降低了98.56%。文中研究为制备低成本、大规模SLIPS涂层提供了一种可行的思路。     

基于自清洁型海洋智能防污涂层的最新研究进展

从自修复防污涂层、可逆切换粘附表面、自更新动态表面3个方面介绍了自清洁型海洋智能防污涂层技术的研究进展,及其在延长涂层服役寿命和主动防污方面起到的关键作用。自修复涂层通过微胶囊或可逆动态键修复破损的超疏水表面,延长其防污寿命。通过可逆切换粘附表面响应p H、应力或温度变化,进行亲/疏水表面的可逆切换,从而使污染物脱附。自更新动态表面可以根据周围微环境变化产生响应,发生聚合物降解、脱落、杀菌剂控制释放等行为,不仅可以减少污损生物的附着,而且可以使附着污损脱附。综述了自清洁型海洋智能防污涂层的研究成果,介绍了智能涂层在提高海洋防污方面的特点。基于现有研究的不足,对智能涂层的响应机制和应用方面的研究进行了展望。     

含氟两亲性聚合物刷构筑及防污应用研究进展

表面接枝聚合物刷是一种改善表面理化性质,防止蛋白质等生物大分子和其他污损生物吸附的有效方法。含氟聚合物由于其强疏水性、低表面能和低表面粘附力等特点,是构建两亲性聚合物刷的理想组分之一。本文概述了含氟两亲性聚合物刷的构筑方法、种类和防污机理,着重介绍了该类涂层在抗蛋白、抗菌、藻类以及其他污损生物吸附方面的最新研究成果,详细分析了含氟两亲性聚合物刷化学组成、表面重构和弹性模量等因素对微相分离行为以及防污性能的影响规律。亲疏水组分比例会对涂层的相分离行为产生影响,改变亲疏水组分比例可以形成不同尺度、不同形貌的相分离结构,进而影响涂层的防污性能。亲疏水组分的连接方式会影响涂层表面的重构行为,实现涂层亲疏水性能的转变,进而实现调控涂层表面的防污行为。从分子设计层面初步揭示了含氟两亲性聚合物刷的防污机理。最后指出构筑新型的多种防污机制协同作用的多功能化含氟两亲性聚合物刷,是未来两亲性聚合物涂层的主要发展方向。     

电泳沉积制备TA有机复合涂层及其性能

目的通过便捷的共混方式在聚合物涂层中引入单宁酸(TA)锚定涂层,并改善涂层性能,提供新颖、简单的水性聚合物涂层固定及增强方法。方法通过简单的溶解分散方式将TA混入聚合物自组装成的纳米粒子分散液中,并采用阴极电泳在裸钛表面制备TA复合涂层。通过扫描电子显微镜对涂层形貌进行分析。通过超景深显微镜粗糙度测定、铅笔硬度测试、划格法附着力测试、浸泡法等,分别评价NP-TA_x复合涂层的厚度、粗糙度、硬度、附着力、耐久性等性质。最后通过防污测试评价TA复合对聚合物涂层防污性能的影响。结果成功合成了一种两性离子型水性聚合物PIDS,并自组装成纳米粒子,粒子呈球形形貌,粒径约184.8 nm。将纳米粒子与TA混合后,成功通过阴极电泳技术在钛表面制备复合涂层,通过调节沉积电压和时间可以获得不同厚度及表面微结构的涂层表面,涂层制备简便可控。制备NP-TA_x复合涂层后,TA提高了涂层的成膜性,涂层表面结构变得更为平整。NP-TA_x复合涂层的附着力由NP的2级增加到0级,硬度由NP的HB上升为1H,稳定性也大幅提升。通过防污测试表明,TA复合的两性离子涂层对蛋白质和细菌仍具有良好的防污效果,表明TA复合不会影响涂层现有性质。结论 TA与水性聚合物纳米粒子复合制备涂层,可大大提升聚合物涂层综合性能,是一种新颖、简单而且有效的水性聚合物涂层固定及增强途径。     

有机硅防污涂料的研究进展

随着海洋环保意识的提高,环境友好型防污涂料应运而生。有机硅防污涂料利用物理手段抑制生物污损,不对海洋环境造成污染,目前得到了广泛的开发和使用。然而有机硅材料自身的结构特点,导致有机硅防污涂料存在很多缺陷,需要对其进行改善。介绍了聚合物改性有机硅涂料、微纳米粉体改性有机硅涂料以及有机硅仿生复合防污涂料体系的研究进展,指出氟硅改性有机硅在保证有机硅涂料低表面能特性的同时,可提升涂料的机械性能。聚氨酯改性有机硅和丙烯酸改性有机硅,利用聚氨酯和丙烯酸树脂对基材优异的附着力,从而提升有机硅防污涂料与基材的附着力。微纳米粉体改性有机硅,最重要的特点是可以与树脂改性同时进行,从而实现双效防污的效果。应对仿生技术的发展,构建有机硅仿生复合防污涂料,通过模拟海洋生物的生物特性,实现长效持久的防污效果。最后提出未来有机硅防污涂料将向着多重改性、复合防污的方向发展。