不含铜类防污剂海洋防污涂料研制及性能

目的合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂,用该树脂制备不含任何铜类防污剂的海洋防污涂料。方法两步法合成具有可控水解性能的丙烯酸锌基体树脂,用该基体树脂配以有机防污剂Econea、吡啶硫酮锌、吡啶三苯基硼烷等以及颜填料、助剂等制备不含任何铜类防污剂的自抛光海洋防污涂料。通过实海挂板试验、电化学阻抗性能测试、动态模拟试验对涂层进行表征。结果丙烯酸预聚物的数均分子量控制在30 000左右较为合适,即聚合反应温度控制在100℃、引发剂用量为8份时较为合适。采用自制的氢氧化锌、环烷酸以及丙烯酸预聚物制备的丙烯酸锌基体树脂具有良好的水解性能,制备的无铜自抛光防污涂料经36个月实海挂板试验验证,具有优异的防污期效。由于不含任何铜类防污剂,不会引起铝制基材表面电化学腐蚀,特别适用于铝制基材表面的防污。结论该不含任何铜类防污剂的环保型丙烯酸锌自抛光海洋防污涂料具有优异的防污性能,能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损,同时不会对海洋生态环境产生危害,特别是可以满足铝合金基材表面等对涂料有特殊要求的一些场合的防污需求。     

天然产物基无铜自抛光防污涂料的制备与性能

随着人们环保意识的增强和环保法规的日益严格,不含重金属防污剂的环境友好防污涂料成为目前研究的热点。文中通过室内的接触角、水解失重和吸水率跟踪测试,研究了3种主链降解型聚丙烯酸锌树脂的表面润湿性能和自抛光性能;并将其与天然产物防污剂(Butenolide)复配制备了天然产物基无铜自抛光防污涂料,通过防污剂释放率测试和浅海浸泡试验对防污剂的释放行为和实海防污能力进行了研究。结果表明：主链降解型聚丙烯酸锌树脂H100Z具有优异的自抛光性能(质量损失可达8.4 mg·cm⁻²)和较低的溶胀程度(吸水率仅为12.3%),可作为Butenolide的载体,实现对其可控、稳定和持续的释放,该防污涂料在南海海域(深圳)和东海海域(厦门)浸泡3个月后均展现出优异的防污效果。     

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。     

环保无铜自抛光防污涂料的制备与性能研究

目的得到一种可以媲美传统含铜防污涂料防污效果的涂料配方,且具有对海洋环境友好的特点。方法首先筛选符合无铜涂料技术需求的环保型防污剂,并进行涂料配方研究,得到最优环保无铜防污涂料配方。结果设计开发的2组不同防污剂复配无铜自抛光防污涂料,其实际防污效果可以达到中期效防污涂料的评价标准,在实际防污效果上可以媲美3年期效以Cu2O为主防污剂的传统含铜自抛光防污涂料。2组防污剂复配配方为Econea/Dcoit及Econea/Zn PT,采用上述2种防污剂进行质量比1:1的防污剂复配,具有1+12的实际防污效果,并且在具有较好实际防污效果的同时,具备可以在海水中实现快速降解的优异环境友好性。在无铜涂料配方体系下,中期效防污涂料(3年)中丙烯酸锌树脂的最佳配方含量为40%~50%(湿重)。结论环保无铜防污涂料的各项性能良好,具有广谱、高效的防污效果。     

含丙烯酸甲硅烷酯共聚物基自抛光防污涂料的研制

目的制备高性能的含丙烯酸甲硅烷酯共聚物基防污涂料。方法合成了丙烯酸甲硅烷酯共聚物,制备了以功能性丙烯酸甲硅烷酯共聚物为基料,以氧化亚铜为主防污剂的自抛光防污涂料。通过红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和差示扫描量热仪(DSC)对聚合物进行分析,并通过室内动态磨蚀率实验、深海挂板实验、耐淡水浸泡实验、物理性机械性能测试和减阻性能测试,分别评价防污涂料的磨蚀率、静态防污性能、耐淡水性能、物理机械性能和减阻性能。结果筛选出的优异配方防污涂料的磨蚀率为5μm/month,具有26个月的防污性能、2个月的耐淡水浸泡性能及优异的物理机械性能,且降阻率可达到4%。结论制备的丙烯酸甲硅烷酯共聚物基自抛光防污涂料,具有良好的防污性能、物理机械性能、耐淡水浸泡性能,且能够有效地降低船舶航行阻力,是一种高性能的自抛光防污涂料。     

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。     

溶蚀型海洋防污涂料制备及其性能

目的 合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该树脂制备中期效短期效溶蚀型海洋防污涂料。方法 自由基聚合法合成具有溶蚀性能的丙烯酸基体树脂,用该基体树脂配以市场价格较便宜性价比较高的有机类防污剂代森锌、吡啶硫酮锌、敌草隆等,颜填料,助剂等制备溶蚀型海洋防污涂料。通过实海挂板试验、耐淡水浸泡测试、涂层微观样貌对涂层进行表征。结果 丙烯酸基体树脂聚合物的数均分子量控制在25 000左右较为合适,即聚合反应温度控制在110 ℃,引发剂用量为4份时较为合适。羧酸单体的含量为25%~30%时,基体树脂具有较好的溶蚀性能。制备的溶蚀型防污涂料经24个月实海挂板试验验证,具有优异的防污期效,经过12个月淡水浸泡,涂层不起泡、不脱落。防污涂层表面微观样貌表征,基体树脂的溶蚀性能,防污剂溶出后,涂层表面粗糙度增大,表面留有孔洞。结论 该溶蚀型防污涂料具有优异的防污性能,能够防止海洋附着生物对船底和其他海洋设施的污损,可适用于中小型渔船对短期效海洋污损防护需求。     

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。     

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.     

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。     

有机硅涂料在船舶防污中的应用

本文通过分析有机硅树脂特性,将有机硅防污涂料和传统防污涂料加以比较,并对有机硅防污涂料的施工技艺和缺陷提出了自己的见解。     

某油田井下防垢剂加药管线开裂分析

对某海上油田井防垢剂加药管线出现开裂失效的原因进行了外观分析、材质分析、金相组织分析及扫描电镜分析,并选取现场用管材进行了室内静态腐蚀试验。结果表明,管线的开裂是由于材质不合格的管材和环境介质共同作用而产生,由此提出防止管线开裂失效的相应措施。     

热处理对Ni-P化学镀层阻垢和耐蚀性能的影响

利用XRD研究了化学镀Ni-P合金镀层经不同温度热处理后的结构变化。结果表明,镀态Ni-P呈非晶态;350 ℃时镀层由非晶态向晶态转化;热处理温度为400 ℃时,析出Ni₃P稳定相。镀态及热处理条件下的阻垢和耐蚀性实验结果表明,随着热处理温度的升高,CaCO₃中Ca的原子分数先降低后升高,300 ℃热处理降低了镀层的内应力及氢脆,使镀层的组织更加致密,镀层的阻垢和耐蚀性得到改善。     

海洋防污涂层的抗污机制及制备策略研究进展

首先简要陈述了海洋生物/微生物在金属基底表面的生物粘附和代谢物-腐蚀过程,包括条件膜吸附、生物膜形成、藻类和幼虫附着、大型生物寄居4个阶段。其次介绍了海洋防污涂层的2种抗污机制,分别是利用物理法抑制生物污损在材料表面附着和利用化学法释放防污剂或是产生活性氧杀灭微生物,并对比和分析了2种抗污机制的差异及其局限性。进一步将海洋防污涂层的构筑策略分为协同抗污和仿生抗污这两大类,其中协同抗污策略包括利用复配防污剂来提升抗菌广谱性,降低耐药性,或是引入电、热、磁等外场干预来协同强化涂层抗污效果。仿生抗污策略则是师法自然,在材料表面构筑微纳米结构,赋予涂层超浸润、超润滑、动态自抛光等仿生学特性,从而实现涂层的高效抗污。此外,还可以在涂层中引入天然防污剂或合成其衍生物,以降低防污剂对生态环境的毒害作用。最后展望了涂层防污机制的研究方向,并提出了新一代防污涂层的设计思路。     

Ni-Sn-P复合镀层的组织结构与抗垢性能研究

采用XRD测试、硬度测试、接触角测量、表面自由能计算和抗垢能力测试等方法，研究热处理对Ni-Sn-P复合镀层组织结构和抗垢性能的影响，以及Sn含量对镀层抗垢性能的影响。结果表明，经热处理后Ni-Sn-P复合镀层结构由非晶态转变为晶态。300 ℃热处理的Ni-Sn-P复合镀层显微硬度达1072.4 HV，相比Ni-P镀层其硬度明显提高。当Sn含量为2 g/L时，Ni-Sn-P复合镀层具有最佳的抗垢性能，复合镀层的接触角为120.2°，且具有较低的表面能15 mJ/m²。Ni-Sn-P复合镀的污垢附着率显著降低，抗垢性能相比未处理的Q235碳钢基体和Ni-P镀层分别提高55%和46%。Sn颗粒的加入，提高了镀层的硬度和疏水性，但是随着Ni-Sn-P复合镀层中Sn含量的增加，复合镀层的抗垢性能逐渐下降。     

防腐蚀抗结垢的肋片管式塑料换热器性能分析

利用塑料材料制作换热器可以有效克服金属换热器中的腐蚀问题,但是塑料的导热系数较小,对于换热性能有一定影响.目前已有导热系数达到20 W/(m·K)的导热塑料.分析比较了结构和尺寸相同的铜、不锈钢和高导热塑料的肋片管换热器的性能差别,发现利用高导热塑料制作的换热器换热性能可以接近铜换热器,而与不锈钢换热器性能基本相同.如果进一步考虑塑料换热器具有抗结垢的特性,塑料换热器与金属换热器之间的换热性能差别将更小.结果表明,高导热塑料换热器在防腐蚀工程中具有一定的应用前景.     

防污载银复合材料的研究进展

粘附于涂层、过滤膜表面的生物污损给海洋航行、水产养殖等行业造成了很多不便。研制出具有优异抗菌、防污性能的薄膜已成为当务之急。纳米银颗粒具有比表面积大、表面反应活性高、活性中心多、催化效率高、吸附能力强等特点,被广泛应用于医药、催化、传感等领域。将纳米银颗粒引入涂层、过滤膜中,能够显著提高防污性能,降低生物污损的附着,改善材料的工作环境,延长其服役寿命。从原位生长和非原位添加两方面详尽地介绍了银纳米颗粒的制备方法,就纳米银颗粒的含量、形状、价态、尺寸等因素阐述了其对载银复合薄膜防污性能的影响,并从纳米银颗粒、银离子和活性氧簇的角度,系统地归纳了载银复合薄膜的防污机制,最后指出载银复合材料在实际应用中存在的问题及其未来发展趋势。虽然当前载银复合材料仍存在一些不足,但是随着技术的不断优化,该材料未来的应用前景广阔。     

石墨烯类材料在膜分离领域中的应用与研究

二维材料石墨烯具有超薄片层结构,其片层间隙尺寸可实现对特定物质的截留;同时,石墨烯具有极好的化学稳定性,能够作为表面防氧化保护层。近年来,利用石墨烯类材料改性分离膜的性能已成为该领域的研究热点。为探索石墨烯类材料在膜分离领域中的应用,对石墨烯的分类及其制备方法进行简要的概述,重点讨论了石墨烯改性在提高分离膜的通量、选择性、机械性能、热稳定性、耐氯性和抗污染性方面的机理。石墨烯类材料主要通过掺杂或表面沉积对分离膜进行改性,石墨烯类材料改性膜在脱盐、油水分离、染料脱色、有机物脱水、水溶液中脱除微量挥发性有机物、有机物-有机物分离和气体分离等领域均表现出优异的分离特性。石墨烯类材料片层内部及片层之间的空间可以为目标分离物提供传输通道,其表面基团和带电特性又增强了石墨烯改性膜与目标分离物之间的亲和作用,从而可以同时提高通量和选择性。调控石墨烯类材料自身的结构,改善其在高分子材料内的相容性,提高石墨改性膜的稳定性,是石墨烯类材料在膜分离领域未来的研究重点。     

石墨烯在防腐防污涂料中的应用进展

石墨烯具有极好的阻隔性能、屏蔽性能及化学稳定性,其在防腐防污涂料中的应用已经被深入研究。介绍了石墨烯对防腐防污涂层性能的影响:降低水、氧气等腐蚀介质的渗透率,加强抗生物附着性,抑制微生物腐蚀。分析了石墨烯在涂料中的应用缺陷及产生原因:极强的范德华力导致石墨烯在涂料中分散性差、易团聚,高化学稳定性及疏水性导致石墨烯与成膜物质结合性差,超高的导电性导致石墨烯膜在失效时加速金属腐蚀。综述了为应对石墨烯在防腐防污涂料中的应用缺陷,国内外学者采用的主要方法:采用改性处理方法制备改性石墨烯(GO、RGO、FG)以及合成石墨烯复合颗粒(石墨烯修饰纳米粒子,即GO-Al2O3颗粒、GO-TiO2颗粒、GO-SiO2颗粒等;树脂负载石墨烯复合填料,即石墨烯/聚苯胺复合填料等)。最后展望了石墨烯及其衍生物在防腐防污涂料中的发展。