低表面能有机硅海洋防污涂料
摘 要海洋生物污损的防治一直是国内外研究的焦点。通常在船舶底部涂抹防污涂料来防止水下船体表面积聚的海洋生物（如藤壶和杂草等）并帮助提高船舶的速度和能源消耗效率等问题。而传统的毒剂型防污涂料在防止海洋生物污损的同时，也给海洋环境带来了严重的污染和生态系统的破坏。随着人们对海洋环境保护意识的日益增长，研究开发环境友好型的防污涂料越发受到关注重视。其中低表面能有机硅海洋防污涂料是一种完全无毒的替代品，它通过降低海洋生物的粘附强度，增强了它们在高速的流体动力学下达到去除的效果，因此是目前世界上热门的研究方向之一。本文主要通过对海洋防污涂料的发展进行介绍为研发长效高效防污性能更加优良的有机硅低表面能防污涂料提供科学的依据，扩展其应用领域。
关键词：海洋防污涂料； 低表面能； 有机硅；
- 文献综述
- 1.1 引言
海洋生物污损是指海洋污损生物在浸没于海水中的设施表面进行大量聚集并不断生长的过程，船舶以及石油转井平台在航行和工作的过程中往往会被石灰虫、藤壶、贻贝等海洋生物附着污损，且无法避免。在世界各海域中有8000多种植物和59000多种海洋动物，其中有600多种附着植物和18000多种附着动物。海洋生物的附着不仅会增加船底表面的粗糙度，使船舶的航速和机动性能下降、燃料消耗增加。有数据表明，对于万吨以上的远洋货轮，船底污损严重时，其海洋生物堆积层可达到十多厘米厚度，每平方质量达到20余千克，将对船舶的航速以及燃油的消耗造成重大损失。其船底污损 5％，燃油消耗将增加 10％；船底污损 10％，燃油消耗将增加 20％；船底污损 50％以上，燃油消耗将增加 40％以上。而每年的经济损失将超过100万美元。这样，防止海洋生物生长就变得尤为重要。防止海洋生物污损的方法列如：有电解海水生成次氯酸钠，但是所需次氯酸浓度较大，投资耗电量大，生成的三氯甲烷会对环境造成污染；超声波防污是通过使用电子振荡器驱动声发射装置,造成附着物难以生存的环境。但只限于船舶某些局部的范围、特定的环境下使用；正常停机期间进行人工或机械水下机械清除。但是被清除的主要对象是一些较大的无脊椎生物，并且耗费大量人力物力；通过涂装由高分子树脂，防污剂，助剂，填料和溶剂等组成的防污漆来进行防污效果等方法。但到目前为止，无论从经济上来看还是从效果上来看，防污涂料为最经济有效、适用范围广的方法。而传统的船舶防污涂料大多是通过使用含毒的防污剂来杀死附着的污损生物以此达到防污目的。17但是这种有毒防污剂的分解容易造成海洋生物体的变异而破坏生态系统平衡，并且对于人体健康也造成一定的危害。随着人们对于环境保护保意识的提高，海洋防污涂料不仅要防污性能好，还要符合国际环保标准。开发环境友好型海洋船舶防污涂料成为近几年发展的主流。
1.2 海洋防污涂料的发展历史
公元前两千多年前，当时人们使用的水上交通工具是木船，人们就会使用薄的铅板来包覆船壳以此来保护船底。而到了公元前3世纪，希腊人用焦油、蜡和铅覆盖船体。到了公元前5世纪，人们则将砷、硫磺等与油的混合物涂覆在船底。从13世纪到15世纪，沥青被广泛用于船只的保护。而到17世纪，人们开始用铜板作为防污材料。至19世纪，随着化学知识的增多,人们认识了铜、汞、铅、砷等化合物对海洋生物的抑制作用，由此开始了以此类化合物为毒料防污剂的制造防污涂料的历史。18 世纪中期，基于在聚合物介质中释放毒物的这一想法，开发了不同品种的防污涂料。氧化铜、砷和氧化汞在当时是最受欢迎的防污剂。20世纪50年代中期，有机锡作为毒料开始用于防污涂料中。直至70 年代，才出现了防污期效长的有机锡自抛光防污涂料TBT-SPC，很快就成为防污涂料的主流产品。有机锡的使用对海洋生物造成的危害引起人们的普遍不安以及人们对于环境的保护意识逐渐增强，至90年代环境友好型的无锡自抛光防污漆以及无毒低表面能防污漆成为当代的热门。为减少船舶防污漆在生产和使用过程中对环境和人体健康的影响，环境保护部日前首次发布了《环境标志产品技术要求船舶防污漆》标准。该标准列出了船舶防污漆中禁用的物质，包括乙二醇醚及其酯类、烷烃类、卤代烃类、酮类、硅盐酸类（石棉类）、醇类等六大种类的具体禁用物质。其对挥发性有机化合物（VOC）、甲苯 二甲苯 乙苯、苯以及可溶性重金属等有害物质的限量也进行了明确规定。也对船舶防污漆中的活性物质提出禁止使用滴滴涕（DDT）、汞，同时对锡的总含量以及铜离子渗出率（稳定状态）进行了具体规定，要求产品中的活性物质应为低风险物质，并列出了具体清单，要求企业在使用不在清单范围内的活性物质时对比进行评价。15
1.3 海洋防污涂料的分类
1.3.1传统型海洋防污涂料
1.3.1.1基料可溶性防污涂料
