“洪氟龍”不粘涂料在防污領域的應用及其防污性能的評價方法

1防污涂料的分類

防污涂料的分類方法很多，根據其發展和作用機理可大致分為以下3大類：傳統防污涂料、有機錫自拋光防污涂料和新型防污涂料。

1.1傳統防污涂料

傳統防污涂料由防污劑、基料、溶劑、各種助劑（成膜助劑、滲出劑、防沉劑）等組成，其涂于浸海物表面，通過控制臨界防污劑的有效釋放率，以達到殺死或驅散海洋污損生物的目的。傳統防污涂料又分為溶解型、接觸型和擴散型3種。溶解型防污涂料是基料可溶型防污涂料，它常以松香為基料，此涂料的防污期較短，僅為一年左右。接觸型防污涂料是基料不溶型防污涂料，它常用水不溶的乙烯樹脂、氯化橡膠、丙烯酸樹脂等合成樹脂為基料，機械強度高，可形成較厚的涂層，增加防污涂層中毒料的含量。即使在嚴重污損的情況下，其防污有效期仍可延長至18~30個月。擴散型防污涂料以丙烯酸類樹脂、乙烯類樹脂為基料，它的毒料滲出率較溶解型和接觸型防污涂料更為平穩和持久。

1.2有機錫自拋光防污涂料

有機錫自拋光防污涂料作用機理為：涂料基料部分不溶于水，位于側鏈部位的共價鍵可被海水中的__鈉、鉀、鈣等離子水解形成親水性基團，隨著水解的進行，平穩地釋放出有機錫防污劑，從而起到防污作用；當親水基團達到一定濃度時，這一表層樹脂便被剝蝕掉，使微量附著的海生物沒有固定繁殖的條件；同時又暴露出新的樹脂層，并在這一水解過程中形成平整的涂層，從而達到防污和自拋光雙重效果。自拋光防污技術興起于20世紀70年代中期，據英國IP公司統計表明：進入20世紀80年代，全世界有60%~70％的船舶使用有機錫自拋光防污涂料。有機錫自拋光防污涂料不斷釋放出有機錫毒料，此毒料在海水中積累會引起生物致畸。由此，國際海事組織（IMO）所屬的海洋環境保護委員會（MEPC）規定：含有機錫的防污漆的最終使用期限為2008年1月1日。

1.3新型防污涂料

1.3.1無錫自拋光防污涂料

為適應環保需求，自20世紀70年代以來，很多研究工作致力于無有機錫自拋光防污涂料（簡稱無錫自拋光防污涂料）的開發。無錫自拋光防污涂料一般可分為普通自拋光防污涂料、含殺生物功能基的自拋光防污涂料和生物降解型自拋光防污涂料，這些防污涂料的主體都是自拋光共聚物。普通自拋光防污涂料的共聚物為丙烯酸或甲基丙烯酸類共聚物。含殺生物功能基的自拋光防污涂料的共聚物側鏈上含有殺生物活性功能基團，該側鏈活性基團可為四芳基硼酸四烷基銨絡合物、N-甲基丙烯酰咪唑、甲基丙烯酸-2，4，6-三溴酚酯等。生物降解型自拋光共聚物有生化樹脂、天然樹脂、合成樹脂3類。無錫自拋光涂料是當今防污涂料取得最大成效的品種，已有不少產品在船舶及有關設施上廣泛使用，其中Ecoloflex（含銅聚合物）、Seagrandprix1000/2000、TakatoQuantum、SeaQuantum（含硅聚合物）、ExionSeagrandprix500/700、Globic和Alphagen（含鋅聚合物）等產品均有5年實船使用的防污效果。

1.3.2低表面能防污涂料

低表面能防污涂料通過對基體樹脂進行改性，降低漆膜表面自由能的方法達到抑制海洋生物附著的目的。這類涂料完全不含帶有毒性的防污劑，從保護環境的角度出發，該方法是最為理想的研究方向。低表面能防污涂料的基體樹脂主要為氟聚合物、硅聚合物以及二者的共聚物，目前均已取得實用性進展。谷國團等人用全氟辛酸和甲基丙烯酸羥丙酯（HPMA）為原料，合成了具有低表面自由能（14.2mN/m）的聚甲基丙烯酸全氟辛酰氧丙基酯（PFPMA）。Robert等人的研究表明：通過調整氟、硅含量，即2種元素在涂層表面的分布和原子排列，可以制成力學性能好，防污效果佳的無毒防污涂料。GRAHAM等人的研究表明：在全氟丙烯酸酯和全氟甲基丙烯酸酯等樹脂上接入-（CH2）2-（CF2）n-F，其中n>10，這些樹脂的表面能可降到6mN/m以下。

1.3.3仿生涂料

人們發現：海洋生物，如鯊魚、海豚、海蟹等長期置身于海水中，但卻沒有附著生物黏附。美國、德國的科學家觀察了這些大型海洋動物的表皮結構，發現這些表皮的表面存在微米級溝槽，同時能分泌出黏液，這種特殊結構能夠阻止海洋生物附著。瑞典研制出一種名為“謝阿克特”的船用防污涂料，這種涂料完全不含有毒物質，因而不會毒害海洋生物，也不會污染海水。美國華盛頓大學的化學家最近模擬海豚皮的顯微結構，研制出一種新型防污涂料。從納米角度分析，該涂料具有粗糙的表面，可模擬出海豚的溝槽式表皮，從而阻止海洋生物的附著。除此之外，新型防污涂料還有電解防污涂料、硅酸鹽防污涂料等。電解防污涂料通過電解海水來達到防污目的；硅酸鹽防污涂料是一種以可溶性硅酸鹽為主的防污劑，可在船體表面形成長期穩定的高堿性涂層來達到防污目的。