1.3环保型自抛光防污涂料
以有机锡作为防污剂的自抛光型防污涂料是近几十年来世界各国常用的防污涂料。然而,有机锡自抛光涂料的毒性较大,严重威胁到海洋生物的生长,各国已经纷纷禁止使用,在此基础上,开发环保型自抛光防污涂料的要求日益迫切。第1代无锡自抛光防污涂料采用可溶并可水解的树脂作为基料,配合低毒的氧化亚铜等物质作为防污剂,在海水的作用下漆膜外层发生水解,产生小分子,同时释放出防污剂,形成亲水的大分子链[11]。然而,铜加上辅助毒剂对海洋生物的危害几乎等同于有机锡,因此,该类防污涂料最终也将被禁用。第2代无锡自抛光型防污漆,其自抛光是以离子交换产生可水解的活性表面层为基础,并在树脂中添加无机纤维,既确保了对抛光率的有效控制,又增强了漆膜的机械强度。另外,在该防污漆中添加了适量、高效的生物活性化合物,因而形成稳定更新的活性表面层,防污损效能更高。尽管第1代防污涂料已经取得了很大的进展,但是最终也必将为市场所淘汰,真正的无毒环保涂料才是真正的发展方向。
有机硅涂层要具备以下条件[6]才能发挥防污作用:
(1)有机硅聚合物应具有线性的、高弹性的、流动性的骨架,且骨架上应具有足够的表面活性侧基以降低表面能;
(2)有机硅聚合物应具有与物理柔韧性相一致的最低弹性模量;
(3)涂层厚度适宜,控制污损物的脱落是通过剥离方式而不是通过剪切方式;
(4)涂层表面达到分子水平的光滑,以避免机械连锁的黏液渗透。
目前,低表面能涂料研究已经取得了很大的进展,然而,低表面能防污涂料也只能使海洋生物附着不牢,需定期清理,附着生物一旦长大将很难除去,清理过程中会破坏漆膜。因而,目前其应用范围有很大的局限性,多数用于高速船,对难于定期上坞清理的大型船无法应用[7]。
1.2生物防污剂和仿生涂料
从海洋生物中提取具有防污活性的天然产物,用于制造环保型防污剂和防污涂料也是船舶防污的1条重要途径。日本专家从海绵中提取了抑制藤壶生长的物质,将其用于涂料中作为防污剂,可以避免藤壶在舰船表面的附着[8];美国科学家将辣椒色素与适当的防腐蚀环氧树脂组合,加入催化固化剂,涂于待处理表面取得很好的防污效果[9];李兆龙,等也对从辣椒色素中提取化合物制得防污涂料有一定研究[10];中科院海洋研究所利用从海洋生物中提取的多肽,通过高温缩聚和水解制得多肽乳浊液,并分别于水性和油性基料及相应的辅料制得防污涂料。海豚、海豹等海洋动物虽然终年生活于海洋中,但其身体本身并没有物体附着,科学家们通过观察发现,在海豚身体表面有一层细小的绒毛,可以阻止附着物的产生。因此,采用仿生技术设计表面植绒涂料也成为研究的热点。然而,如何控制绒毛的长短、直径和绒面的疏密程度仍待进一步深入研究。
1.4电解海水防污涂料
电解海水防污涂料的原理是在漆膜表面通过微弱电流,使海水电解产生次氯酸离子达到防污目的,或者是不通电流,以掺杂了高分子化合物的导电高分子材料(主链上有共轭双键且电导率为10-9S/cm以上)为有效成分,配制防污涂料涂覆在钢板上。日本三菱重工株式会社研发了一种以导电涂层为阳极,船壳钢板为阴极,通电后在阳极水解产生次氯酸,具有良好的防污作用;金光羊,等[12]发明了海水电解型偏二氯乙烯、一氯乙烯共聚树脂系列无公害防污涂料及其涂敷体系;王献红,等[13]发明了一种无污染的导电聚苯胺海洋防污涂料,完全不使用有害化学物质,目前仍处于研究阶段,要付诸使用还有许多问题待解决。
