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全球海洋防污涂料研究取得新进展

全球海洋防污涂料研究取得新进展

2004年01月02日

针对海洋生物对船体及其他海洋设施的附着污损带来的一系列严重问题，世界各

大涂料公司及研究机构纷纷投入大量人力物力加强研究，并取得新的进展。

据专家介绍，新型防污涂料的研究开发主要采取以下有效方式：改变涂层表面的

物理化学特性，如低表面能防污、高吸水不稳定表面防污、表面植绒防污等；采用生

物化学和仿生防污方法；开发新型无闪存卡毒防污剂，进一步发展自抛光防污涂料；电解海

水防污拉伸强度和断裂伸长率也大涂料；离子交换树脂型防污涂料。

目前在低表面能涂料方面已有一定突破。这种涂料基于涂层的低表面能特性发挥

防污作用，又称污损物解除型防污涂料，具有较低的表面能，海洋生物难于附着或者

附着不牢，船舶航行时在水的剪切力作用下可以使附着生物解除，或利用专门的清理

设备很容易地将附着生物去除，从而达到防污目的。主要有有机硅和有机氟两大类，

如有机聚硅氧烷(W)、含氟聚氨酯、硅氧烷聚氨酯、氟化有机硅

(US)等。目前随着纳米技术的兴起，还出现将纳米粒子应用于低表面能涂料

(EPl249476)的研究。该种涂料不含有毒物，从环保角度讲更是理想的选择。目前随

着纳米技术的兴起，还出现将纳米粒子应用于低表面能涂料(EPl249476)的研究。该

种涂料不含有毒物，从环保角度讲，是1种理想的选择。最新的低表面能防污涂料是

氟代聚硅氧烷涂料(US)，其结构为带有氟碳侧基的线型聚硅氧烷，兼有线型

聚硅氧烷高弹性及高流动性有缺口的话及时更换和CF3基团的超低表面能特性，可用于码头、浮标、渔

、船舶、海下贮罐等的防污保护。

生物化学防污剂及仿生涂料是相对新型的品种。它的源自人们对海洋生物天然的

抗附着特性的认识。人们发现，海洋生物如海豚、海蟹、海绵等长期置身海水，但没

有附着生物粘附，原因是海洋生物或者通过分泌1种对附着生物有避忌或抑制作用的

特殊化学物质，或者通过特殊的表面形态，避免其他海洋生物在体表附着。依据这些

机理，人技术也不断的在进步们研制开发了仿生防污涂料。其途径一是提取陆上植物(如桉树、辣椒等)和

海洋生物(主要为海洋无脊椎动物)具有防污活性的天然产物，包括有机酸、无机酸、

内酯、萜类、酚类、吲哚类等60余种天然化合物，这些化合物可以防止海洋生物附

着，且自身无毒。目前这些化合物的防污机理尚不清楚；二是人工合成，为了解决天

然防污剂产量少的问题，人们已经寻找到人工合成的方法，国内中科院海洋所的多肽

涂料已申请专利(.6)。国家海洋局第二海洋研究所研制的辣素防污漆，是由

天然无污染辣椒中提取的生物活性物质与有机粘土复合而成的，它不杀灭海洋生物，

而是通过驱赶作用达到防污目的，有的公司已采取上远程监测、诊断和控制研究人员在南海、东海、黄海及北太手镯平洋等海域的

7条船舶上进行绝缘胶的涂装试验结果表明，辣素防污漆具有明显防污效果，而且由于能够

防止海洋生物其在船体表面附着，而可以减少船舶航行阻力，达到降低能耗的作用。

有机锡化合物作为防污剂被禁止使用后，低释放率的铜基防污涂料重受青睐。通

常在防污涂料中单独使用铜，因为铜广泛分布于动植物的组织中，相对无毒。但仅此

对硅藻及其他藻类无防污效果，必须加入辅助毒剂，如异噻唑啉酮、三嗪类及氧化吡

啶硫醇与锌、铜络合物等杂环类化合物。以铜一助防污剂的自抛光防污涂料，称为无

锡自抛光防污涂料(TF-SPC)。目前，各大涂料公司如海虹、佐顿、关西、式玛、国际

等都在积极开发这类涂料产品，我国海洋化工研究院已开发出防污期效为30个月的无

锡自抛光产品，在对10余艘船舶进行涂装后，该类型涂料已经商业化。

强酸强碱系列涂料的开发也较快。它是以高酸值树脂或添加高酸性防污剂制得的

防污涂料，涂膜表面呈酸性，形成不适合海洋生物生长的微环境，从而达到驱赶和防

污效果，解决海洋污损生物适宜在微碱性海水生长的环境需求。海洋化工研究院在这

方面也走得较前，以可水解的丙烯酸树脂为基料、碱式硅酸盐为主要防污剂，配以适

当渗出调节剂、助剂，成功研制出防污期气煤效为2年的无毒防污涂料，已有3年实船挂板

数据，进行了20余艘实船涂装。关西涂料公司开发了Exion新技术，与含锡防污涂料

防污性能相同，不存在三丁基锡在海洋内积聚的问题，从而避免了对环境的污染。

90年代又出现了海水电解导电涂料。其工作原理是以导电涂层为阳极，船壳钢板

为阴极，当微小电流通过时，会使海水电解，产生次氯酸钠，藉此达到防止海洋生物

在船壳表面附着的目的。为提高导电涂料的使用寿命，研究人员对导电防污涂料配制

所用的树脂、导电填料和固化剂等进行了详尽的研究。我国近年也开发出了导电聚苯

胺防污涂料的专利技术，以有机溶剂或水为介质、官能化的质子酸为掺杂剂，制备导

电聚苯胺分散液；然后与环氧树脂、聚氨酯、氯化橡胶等共聚物或水溶性硅酸盐、醇

溶性部分水解正硅酸乙酯、氧化亚铜等共混，在海洋环境下导电性稳定可保持1年以

人们曾使用含砷、镉、铅、汞、铜、锡等的化合物作为防污剂防止海洋生物附着，但

这些化合物有毒，目前除铜的化合物和有机锡化合物，其它已被禁止使用。据中国环

氧树脂行业()了解，铜和锡的化合物作为防污剂用于制备防

污涂料，可获得极为有效的防污效果；但有机锡防污剂有毒，能在水中稳定积累，从

而引起一些生物体畸形，且可能进入食物链。这种现象已引起广泛重视，国际有关组

织提议禁止有机锡化合物作为防污剂使用。