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。     

海洋污损生物防除方法概述及发展趋势

海洋污损生物对船舶等海洋结构物的污损已经成为人类从事海洋开发活动的一大障碍.本文综述了污损生物附着机理及其危害,介绍了当前工程应用和研究中的主要防污损技术:物理防污法、化学防污法和生物防污法.分析了各类防污方法的防污机理及优缺点,展望了防污技术未来的研究和发展趋势.     

船舶表面微结构防污技术研究进展

海洋污损生物对船壳浸水表面的危害十分严重,基于表面微结构的防污技术是一种绿色防污方法,不会对海洋生态环境造成任何危害,近些年来得到了重点研究。文中分析了自然界中多种具有自清洁能力的动植物的表面微观结构特征;总结了表面微观结构防污机理研究方面的进展;阐述了几种现有的微观结构防污理论模型:ERI模型、纳米力梯度模型以及SEA模型。对当前常用的微米级结构、纳米级结构以及微纳复合结构的加工方法进行了综述;分析了目前微结构表面防污性能常用评价方法:实船试验方法、浅海浸泡试验方法、接触角试验方法、附着力测量试验方法以及生物附着试验方法。基于细菌、石莼孢子、硅藻和藤壶金星幼虫等典型海洋污损生物,对表面微结构的防污特性进行了分析,提出深入研究海洋污损生物的附着机理和表面微结构的防污机理,进而建立表面微结构的设计基准。多尺度微纳结构的快速精准加工和完善防污性能评价体系,是表面微结构防污发展中面临的难题和未来发展方向。     

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。     

钛制管路防污方法研究进展

钛材良好的生物相容性导致其在海水管路应用中面临着严重的海洋生物污损问题。分析了钛材表面污损生物附着机理及附着规律,分别介绍了微生物污损与宏生物污损对钛材的影响,阐述了国内外钛制管路常用的防污技术及其特点,并指出了钛制管路污损防除技术的研究方向:(1)掌握污损生物在钛材表面的附着规律及与钛材界面的作用机制,以助于防污技术的研究;(2)开发无毒、节能、高效的新型海洋生物防污技术。     

抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的研究进展

海洋生物污损给海洋工程与装备带来了巨大的困难与挑战,低表面能型海洋防污涂料由于环境友好,近年来已发展成为防污涂料研究与开发的重点。通过在低表面能防污涂料中引入抗菌剂,制备具有复合功能的防污涂料,可进一步提高涂料的综合防污能力。针对该技术背景,首先对海洋防污涂料的技术原理和低表面能防污涂料的研究现状进行了简要介绍,分析了该类型防污涂料的技术优势,同时提出了其静态防污能力差、对细菌型污损生物抗污性能弱的技术短板;然后,围绕低表面能防污涂料抗菌复合改性这一焦点问题,从添加型和结构型2种抗菌复合改性方式入手,分别阐述了各自涂料的适用抗菌剂种类、主要制备方式和改性后涂料综合防污性能的相关研究成果;在此基础上,梳理了以上2类抗菌复合防污涂料存在的问题,并提出了针对性的解决途径;最后,提出了无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂应用于防污涂料的未来研究方向,并对抗菌低表面能复合型海洋防污涂料的发展与应用前景进行了展望。     

天然活性物质在海洋防污中的研究进展

天然活性物质在海洋防污领域表现出优越的性能,并且满足可持续发展要求,一般来自陆生植物和海洋真菌等。细菌、藻类等是主要的前期污损生物,对其进行有效防除是海洋防污必须解决的问题之一。主要对酚醇类、酯类、生物碱、萜类、肽类天然产物及其衍生物的防污性能进行了对比和总结,发现很多天然活性物质对前期污损生物显示出良好的杀灭活性。另外,将天然产物与一些官能团或特殊基团进行接枝可以大幅提升防污性能。许多活性物质的防污周期较短,无法满足实际需求,对此可以通过工艺手段改良喷涂技术,以延长活性物质的防污周期。目前,许多天然活性物质的获取及其衍生物的合成面临着效率低、周期长、缺乏实海防污数据等诸多问题,这是阻碍其应用的主要因素。提出通过合成生物学对结构-活性寻找目标活性物质的设想,发现了污损生物的黏附机制,例如沉降繁殖体如何感知化学信号,如何与表面相互作用,以及在黏附和完成附着前经历了何种形态和行为的变化。对一些天然活性物质的特点、作用方式及防污效果进行了归纳和总结,分析了各自的优缺点,并对未来天然活性物质防污的前景进行了展望,提出了可行性解决方案。     

海洋生物污损的防治方法及研究进展

本文论述了海洋污损生物的危害，对防治海洋生物污损的方法进行分类，介绍了各种防污方法的原理和最新研究进展。     

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。     

秦山核电海水系统防污漆的应用

本文分析了秦山核电站所处海域海水特点及该地区海生物污损的主要来源,结合现有的防污漆类型,介绍了海水系统防污漆在秦山核电重水堆机组RSW吸入管和旋转滤网的应用情况。     

抗菌肽在海洋防污领域的研究进展EI北大核心CSCD

海洋生物污损仍是目前急需解决的难题,利用抗菌肽对基体进行改性获得防污效果是一种有效的绿色应对策略,然而目前缺少抗菌肽在海洋防污领域应用的全面报道。基于抗菌肽的二级结构,在详细介绍α-螺旋结构、β-折叠结构和延伸/弹性结构三类不同结构抗菌肽的基础上,总结抗菌肽引发的膜损伤以及非膜损伤的多种抗菌机理,明晰抗菌肽的作用靶点:细胞膜、酶、蛋白质和核酸;阐述几种目前常见的基体表面接枝抗菌肽的方法;基于常见的海洋细菌、硅藻和大型污损生物繁殖体等典型海洋污损生物,对抗菌肽的防污特性进行分析。最后提出抗菌肽的制备、表面接枝方法,以及构效关系是其在海洋防污领域应用所面临的难题与未来发展方向,填补了抗菌肽防污技术领域目前缺少此类综述的空白。     

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。     

镜检中的污损生物研究——青岛港湾微型污损生物群落变化及主要物种的初步研究

在青岛防腐防污材料试验海域,初步进行了空白载波片、加干扰素载波片、加涂料层载波片、贴塑料膜的载波片的污损生物研究。利用NIKONSM21000体式显微镜、LEICADM4500B显微镜、LEICAM165C显微镜、NIKON显微镜与KH-770/KH-1300三维数字显微镜分别对小型污损生物、微型污损生物施行镜检和初步探讨,发现了该港湾微型污损生物群落形成过程与组成结构的变化及其成员的生态变化特征、检测方法、微型群落优势种顺序;发现了该海域材料入海初期阶段微小型生物群落的组成与变化,初步得出污损由细菌、单胞藻、原生动物到后生动物的污损顺序。     

基于响应面分析的聚甲基丙烯酸甲酯表面微观生物污损超声防除研究

目的 基于Box-Behnken设计和响应面分析,借助表面形貌表征和污损面积占比分析,通过方程拟合和试验验证,探究了超声时间、功率和频率对光学材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面海洋微观生物污损防除的影响,为超声防污技术在海洋光学仪器水下窗口微观生物污损防除的应用上提供一定的理论依据和数据支撑.方法 以天然海水为介质,采用动态培养的方法构建PMMA表面微观污损,借助激光共聚焦显微镜(CLSM),综合单因素实验和三因素三水平Box-Behnken设计,考察超声时间、超声功率、超声频率对超声防除PMMA表面微观污损的影响规律,通过响应面分析获取超声频率、超声时间、超声功率之间的超声防污交互作用,建立超声参数对防污效果的回归方程,最后结合实际工况给出具有最佳污损防除效果的超声工作参数.结果 防污效果随超声频率的增加而降低,随超声功率和超声时间的增加而提高.相对超声功率和超声时间,超声频率对PMMA表面微观污损防除的影响更显著.回归方程能够很好地预测不同超声参数下的防污效果,可用于不同污损情况下超声工况的选择设计.当超声时间为5 min、超声功率为40 W、超声频率为40 kHz时,海水动态培养96 h后,PMMA表面的微观污损超声防污效果可达到98.63％以上.结论 基于响应面分析技术,建立超声参数对超声防污效果的回归方程,有助于选择合适的超声工况,从而使超声防污技术应用于海洋光学仪器水下窗口表面的微观生物污损防除.     

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。     

环境友好型船舶防污涂料的研究进展

综述了环境友好型船舶防污涂料的研究现状,并在此基础上综述了纳米船舶防污涂料的最新成果,展望了未来环境友好型船舶防污涂料技术的发展趋势。     

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。     

卤氧化铋薄膜的制备及其在海洋防污应用中的进展

海洋生物污损引起的一系列经济损失和安全问题,是海洋开发过程中必须面临的重要问题之一,因此开发新型高效的防污技术具有重要意义。随着光催化抗污技术的发展,其在海洋防污的应用受到了广大研究者的关注。卤氧化铋（BiOX,X=Cl、Br、I）薄膜作为一种新型半导体薄膜,由于具有优异光催化性能、较高的机械强度和易于回收等优点,而成为应用于光催化防污领域中新的研究热点。综述了BiOX半导体薄膜的制备方法及其应用领域的最新进展。首先,在海洋污损与现存防污技术的研究背景下,概述了光催化技术应用于海洋防污的潜力。其次,综述了国内外当前BiOX薄膜制备技术及其应用领域,并介绍了各种方法的优缺点。之后总结了BiOX半导体膜在海洋防污领域的最新应用研究,其中特别强调了海洋环境中膜材料应用的必要性。最后,展望了BiOX半导体薄在海洋防污领域的发展前景,概述了可能产生突破性研究成果的发展方向,为进一步将BiOX薄膜应用于海洋防污领域打开了新的视角。     

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。