第頁(yè)船舶防污涂層技術(shù)發(fā)展及其評(píng)價(jià)方法研究文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u17560船舶防污涂層技術(shù)發(fā)展及其評(píng)價(jià)方法研究文獻(xiàn)綜述 1126851.1前言 135201.2防污涂層簡(jiǎn)述 2298591.2.1防污涂層的發(fā)展歷史 224438溶解型防污涂層 219127接觸型防污涂層 310040有機(jī)錫自?huà)伖夥牢弁繉?34762無(wú)錫自?huà)伖夥牢弁繉?331410導(dǎo)電防污涂層 4319721.2.2防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀 423376自?huà)伖夥牢弁繉拥陌l(fā)展現(xiàn)狀 45048低表面能防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀 610087仿生防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀 7199231.3防污涂層防污性能的影響因素 8116731.3.1防污劑釋放速率 8283741.4防污涂層評(píng)價(jià)方法 8154571.3.2傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法 8182241.3.3室內(nèi)防污漆動(dòng)態(tài)試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法 858591.3.4生物性能評(píng)價(jià)方法 10143581.3.5鹽霧試驗(yàn) 1116769參考文獻(xiàn) 11前言人們對(duì)于海洋的研究開(kāi)發(fā)利用的重大困難之一是造成了海洋環(huán)境污損的問(wèn)題，單就對(duì)于船舶而言，一方面可能會(huì)導(dǎo)致船體的銹蝕程度加快，使用年限也會(huì)大大縮短；另一方面也會(huì)使得船舶的重量有所增加，船舶在航行過(guò)程中受到較大的組力，造成燃料資源的浪費(fèi)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，船體表面對(duì)海洋微生物的排放污損率已經(jīng)達(dá)到5%左右時(shí)，船舶的運(yùn)輸阻力就將大約是船體表面干凈時(shí)的2倍，同時(shí)所需要消耗的燃油也將會(huì)隨之增多10%[1]。各種船舶防污涂層應(yīng)運(yùn)而生，用以解決海洋污損問(wèn)題。在防污涂層的研發(fā)過(guò)程當(dāng)中，為了保證研發(fā)出的涂料高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，又對(duì)評(píng)價(jià)涂料的防污性能的測(cè)試技術(shù)提出了更高、更新的要求。防污涂層簡(jiǎn)述目前，使用防污涂層，是解決海洋污損最實(shí)用的方法之一。防污涂層在接觸海水后，通過(guò)釋放其中的防污劑，來(lái)達(dá)到抑制微生物和海洋生物的附著，從而保護(hù)船體表面不受腐蝕[2]。防污涂層的發(fā)展歷史防污涂層作為一種有效的技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。而防污技術(shù)的發(fā)展歷史非常悠久，早在2000年前，就使用了焦油和蠟來(lái)防止船舶結(jié)垢。自遠(yuǎn)古以來(lái)，一些文明就早以考慮如何應(yīng)對(duì)海洋污損問(wèn)題，例如迦太基人和腓尼基人使用瀝青、銅和鉛護(hù)套以及牛脂在船體表面；希臘人和羅馬人使用焦油、蠟以及帶鉛釘?shù)你~板在船體表面；維京人使用海豹的油脂等在船體表面[3]。十七世紀(jì)之后，出現(xiàn)了使用防污劑的防污涂層，其中的主要成分以鉛、汞和砷以及它們的衍生物為主。隨著鐵制船舶的出現(xiàn)，以及隨之而來(lái)的腐蝕問(wèn)題，人們?cè)诨现刑砑恿算~化合物作為防污劑，以此發(fā)明了新的防污涂層。溶解型防污涂層松香作為松樹(shù)滲出的樹(shù)脂酸，松香酸是其主要成分，在弱堿性的天然海水中可微溶。利用溶解性松香的這個(gè)特點(diǎn)，人們研制出基料樹(shù)脂可以使用溶解性松香或者是松香的衍生物，防污劑可以使用Cu2O，發(fā)明出一種溶解性松香型防污涂層[4]。例如，當(dāng)溶解性的型材用防污水溶劑或橡膠涂料被海水浸入到的海水中時(shí)，海水先溶解松香樹(shù)脂，然后釋放出具有防污作用的Cu2+離子，起到防污作用。因松香制成的防污涂層常加入一定比例的疏水性樹(shù)脂和增塑劑，用以應(yīng)對(duì)成膜后脆性大，不耐海水浸泡的缺陷，并改善涂膜力學(xué)性能。涂膜的額溶蝕率在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法控制，Cu2O防污劑滲出率在初期很高，但隨時(shí)間推移逐步降低，導(dǎo)致使用1~1.5年后就會(huì)失效。接觸型防污涂層接觸型防污涂層是使用具有優(yōu)異柔韌性、耐水性和粘結(jié)性能的合成樹(shù)脂開(kāi)發(fā)出的防污涂層。由于涂膜難以被海水滲透，通常把一定比例的松香混入其中，并填充大量的Cu2O作為防污劑。高濃度的Cu2O確保了其顆粒在涂膜中相互接觸，而且這種具有良好柔韌性與黏結(jié)等特點(diǎn)的樹(shù)脂材料能夠確保涂膜仍然具有良好的附著力與柔韌性。這類(lèi)防污涂層被海水浸泡后，釋放出Cu2+后會(huì)留下的孔洞，海水借此進(jìn)入涂膜內(nèi)部，從而使內(nèi)部的Cu2O溶解并釋放Cu2+離子。這層孔洞呈現(xiàn)為蜂窩狀，被稱(chēng)為釋出層。隨著被海水浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，Cu2O不斷溶解，使表面的釋出層厚度不斷增加，Cu2+擴(kuò)散到表面的通道不斷變長(zhǎng)，阻礙了內(nèi)部Cu2O溶解，導(dǎo)致Cu2+釋放速率也隨之降低，最終導(dǎo)致涂層表面海水中Cu2+濃度達(dá)不到最低有效濃度，失去應(yīng)有的防污能力。通常當(dāng)使用2~3年后，防污能力便會(huì)失效，而此時(shí)涂膜中至少殘留有30%的Cu2O。有機(jī)錫自?huà)伖夥牢弁繉尤藗冊(cè)谏鲜兰o(jì)70年代，發(fā)現(xiàn)TBT（三丁基錫化合物）作為一種防污劑，它具有高效的抗氧化和消毒作用。在聚丙烯酸樹(shù)脂上通過(guò)一種可以被水解的酯鍵連接枝TBT，合成了一種聚丙烯酸錫酯類(lèi)聚合物。采用該防污涂層樹(shù)脂作為防污涂層的基料樹(shù)脂，并在其中添加Cu2O等作為防污劑，開(kāi)發(fā)了有機(jī)錫自?huà)伖夥牢弁繉硬牧蟍3]?；蠘?shù)脂的酯鍵被海水水解，將接枝在其中的TBT防污劑釋放，并溶解于海水。同時(shí)涂膜中的Cu2O也被海水溶解，將Cu2+從涂膜中釋放出來(lái)進(jìn)入海水中，兩者共同的作用可以有效地阻止各種海洋微生物的附著，在船體表面形成一層保護(hù)層。聚丙烯酸錫酯樹(shù)脂浸泡在海水中，表面殘留的樹(shù)脂主鏈被水解形成親水性的羧基，在海水的沖刷作用下，涂層表面的樹(shù)脂主鏈被溶解于海水中，內(nèi)部的防污涂層露出到表面。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為自?huà)伖?。聚丙烯酸錫酯具有優(yōu)異的疏水性，導(dǎo)致海水難以滲透，涂層水解作用僅僅發(fā)生在表層，反應(yīng)緩慢而平穩(wěn)。表面防污劑釋放后形成的釋出層，因自?huà)伖獾淖饔脧亩軌虮３衷跇O低的水平，防污劑能夠穩(wěn)定持續(xù)釋放，使這種防污涂層的有效期長(zhǎng)達(dá)5年。無(wú)錫自?huà)伖夥牢弁繉颖娝苤淖顝?qiáng)大的殺菌防污涂層是基于TBT的涂料。但是它們對(duì)非目標(biāo)生物的不利影響導(dǎo)致國(guó)際海事組織在2008年的現(xiàn)代法規(guī)全面禁止使用[5]。因此涂料制造商被迫研究和開(kāi)發(fā)新的更環(huán)保的防污涂層。模仿前者，采用銅、鋅及氧化硅等多種元素作為氧化錫的主要原料替代品，研制生產(chǎn)出了類(lèi)似的樹(shù)脂。這類(lèi)自動(dòng)化拋光式保溫抗污防水涂料中主要采用聚酯樹(shù)脂制成接枝涂料cu2+、Zn2+僅有很弱的防污作用，遠(yuǎn)達(dá)不到TBT的防污能力，而硅烷酯基團(tuán)沒(méi)有防污作用，因而需要添加Cu2O，以獲得高效的防污能力。其擁有與有機(jī)錫自?huà)伖夥牢弁繉宇?lèi)似的防污作用機(jī)理。目前這類(lèi)防污涂層成為防污涂層市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，有效期可達(dá)5年。導(dǎo)電防污涂層導(dǎo)電防污涂層的基本防污原理，是使用相當(dāng)厚度的絕緣層涂復(fù)在船底，再在其上涂復(fù)導(dǎo)電層，導(dǎo)電層作為陽(yáng)極，船底其它與海水接觸的部分作為陰極，在陰陽(yáng)兩極之間通以弱電流（約10V，1A），使導(dǎo)電層表面生成的ClO-達(dá)到抑制海生物的目的[16]。該涂料不添加Cu2O或TBT等作為防污劑，海水船底表面ClO-膜濃度僅0.01ppm，因此既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又環(huán)保。1.2.2防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀目前科學(xué)家主要針對(duì)防污涂層中的基料樹(shù)脂、防污劑等進(jìn)行研究。自?huà)伖夥牢弁繉拥陌l(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)的溶解型和接觸型防污涂層是在基料樹(shù)脂中添加防污劑顆粒，通過(guò)與海水接觸，基料樹(shù)脂溶解。促使其中的防污劑溶解，釋放到海水中。而這往往會(huì)導(dǎo)致其中，體積微小的防污劑顆粒脫落，造成防污劑暴釋?zhuān)尫潘俾屎龈吆龅停斐纱罅糠牢蹌┍焕速M(fèi)等缺陷。而將防污劑接枝到基料樹(shù)脂上，則在基料樹(shù)脂被水解的同時(shí)，接枝的防污劑擴(kuò)散到海水中，防止了暴釋現(xiàn)象，并且有利于提升防污能力的有效年限[6]。有機(jī)錫自?huà)伖夥牢弁繉泳褪且环N典型的范例。但在有機(jī)錫被禁用之后，為替代有機(jī)錫，采用具有防污活性的功能基團(tuán)替代。通過(guò)酯鍵、酰胺鍵等可水解官能團(tuán)就能夠?qū)⑦@些功能基團(tuán)接枝到樹(shù)脂主鏈中。于良民等人[27]制備了一類(lèi)功能性丙烯酸鋅樹(shù)脂，并在樹(shù)脂上接枝了：有機(jī)酸和辣素單體。通過(guò)淺海掛板試驗(yàn)，表明制備出的樹(shù)脂具有良好的物理性能和防污性能。MAJ等人[28]制備了一種主鏈可降解聚氨酯涂料，其中側(cè)鏈含防污劑。通過(guò)靜態(tài)實(shí)海掛板實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，TCPM隨著的主鏈降解而被釋放出來(lái)。該聚氨酯的水解速率會(huì)隨著TCPM濃度升高而降低，這有利于延長(zhǎng)使用期限。以及由于生物在涂層表面降解，會(huì)使表面自?huà)伖猓蛊淠軌蚩刂品牢蹌┑尼尫潘俾?，使該涂料料具有很好的防污能力。通過(guò)抗菌實(shí)驗(yàn)表明，隨著表面TCPM濃度越高，抗菌能力越強(qiáng)。XuemeiWang等人[34]制備了一種新型的丙烯酸酯共聚物防污涂層，具有功能性側(cè)鏈，有良好的自?huà)伖庑阅芎土己玫姆牢蹌┽尫判阅?。?duì)三種藻類(lèi)和藤壺幼蟲(chóng)都有極好的抑制作用。實(shí)海測(cè)試表面，防污涂層的接枝共聚物有良好的防污性能。目前我國(guó)含有接枝防污功能側(cè)基樹(shù)脂的技術(shù)大都是在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)初期，報(bào)道過(guò)的工業(yè)化和應(yīng)用尚很少。難以投入實(shí)際應(yīng)用主要面臨的困難有:防污劑在接枝前往往需要引入可以使其與樹(shù)脂合成的基團(tuán)，這個(gè)改性往往會(huì)降低其防污能力[11]；將防污劑接枝在樹(shù)脂上往往需要多步反應(yīng)，工藝復(fù)雜，部分步驟產(chǎn)率低，成本較高。未來(lái)研發(fā)的熱點(diǎn)在于尋求更高效的可接枝防污劑，簡(jiǎn)化接枝的工藝生產(chǎn)路線(xiàn)，降低生產(chǎn)成本等工作上。在自?huà)伖夥牢弁繉訕?shù)脂水解后，表面親水性的釋出層，并沒(méi)有防污作用，并且其長(zhǎng)期殘留在涂層表面，會(huì)使內(nèi)部防污劑滲出的通道延長(zhǎng)，導(dǎo)致涂層表面海水中防污劑濃度降低。在能夠以較快速度航行的船上，使用傳統(tǒng)的自?huà)伖夥牢弁繉?，航速?dǎo)致的高速水流，能夠沖刷船舶表面，表面釋出層能夠被有效地清除。發(fā)揮出涂料應(yīng)有的自?huà)伖庑阅埽瑥亩_保防污劑的釋放速率。但在如海洋固定設(shè)施、船舶停泊在碼頭等靜態(tài)環(huán)境下，由于水流力度較小，沖刷船舶表面效果較差，釋出層不易清除。往往會(huì)出現(xiàn)防污失效的現(xiàn)象，難以達(dá)到應(yīng)有的防污效果。因此開(kāi)發(fā)靜態(tài)環(huán)境下應(yīng)用的防污涂層成為研究熱點(diǎn)[6]。生物降解型防污材料是一種新型防污涂層。樹(shù)脂基料采用可生物降解的樹(shù)脂，并在其中添加如Cu2O等防污劑。利用海水中微生物能夠降解基料樹(shù)脂，從而釋放出防污劑，以達(dá)到防污作用效果。與傳統(tǒng)的側(cè)鏈水解自?huà)伖夥牢弁繉訕?shù)脂相比，這種樹(shù)脂可以被海水被水解后，更容易被分散和溶解在海水中。因此即使在靜態(tài)海水中沒(méi)有海水強(qiáng)力的沖刷作用下，釋出層也會(huì)被清除，使其在靜態(tài)和低速環(huán)境下有更優(yōu)良的性能。目前用于開(kāi)發(fā)生物降解防污涂層的樹(shù)脂有兩大類(lèi)。一類(lèi)是可生物降解天然產(chǎn)物的樹(shù)脂。另一類(lèi)是人工合成的可生物降解樹(shù)脂高分子材料。劉軼龍等人[7]制備了一種環(huán)保型自?huà)伖夥牢蹌?，可迅速在海水中降解，?duì)海洋環(huán)境的影響程度較低，環(huán)保性能優(yōu)異。其實(shí)際防污效果可以達(dá)到中期效防污涂層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的墻體防污防水效應(yīng)上也是可以互相比仿的。Cu20是作為主要墻體防污劑而自然產(chǎn)生的自發(fā)性?huà)伖馐綁w防污防水涂料。潘鍵森等人[8]先后設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)合成了一種自?huà)伖庑滦头牢蹣?shù)脂涂料，其中的主鏈可降解型。其具有優(yōu)異的自?huà)伖庑阅芎拖鄬?duì)較低的溶脹程度。使用天然防污劑Butenolide，由于樹(shù)脂的良好的自?huà)伖庑阅?，可以使其穩(wěn)定釋放。制樣后在通過(guò)實(shí)海浸泡3個(gè)月后均展現(xiàn)出優(yōu)異的防污效果。近年來(lái)，對(duì)防污劑進(jìn)行了改性也是一個(gè)研究方向。孫保庫(kù)等[9]通過(guò)氣流磨制備微納米氧化亞銅作為防污劑，使其具有更優(yōu)異的抑菌、抑藻性能。相較于工業(yè)級(jí)氧化亞銅在24h抑菌、抑藻率提升約28.82%和21.82%。經(jīng)過(guò)多次淺海浸泡實(shí)驗(yàn)，基于使用微納米氧化亞銅，作為主要防污劑，其綜合抗腐蝕性能及防污染特點(diǎn)更優(yōu)良。而且添加了納米氧化亞銅，銅離子能更容易釋放到涂層表面，并且不會(huì)出現(xiàn)暴釋現(xiàn)象，釋放速率更加可控。能夠有效避免防污劑的浪費(fèi)，和使用較長(zhǎng)時(shí)間后，銅離子滲出率降低至臨界滲出率以下，導(dǎo)致失去防污能力等缺陷。Mao等人[10]為了改善，傳統(tǒng)的氧化亞銅防污涂層，具有的使用期限短和Cu2+離子會(huì)造成海洋污染的缺陷。首先制備親水性聚氨酯/環(huán)氧樹(shù)脂(PU/EP)的接枝樹(shù)脂，然后使用PVP-Cu20作為防污劑，PU/EP作為基質(zhì)樹(shù)脂，制備防污涂層。與普通的氧化亞銅防污涂層相比，PVP-Cu2O防污涂層可改善涂料的分散性，并將防污劑的釋放速率降低至約11.5μg·cm-2·d-1，可以延長(zhǎng)防污效果。KeYang等人[36]采用松香改性Cu2O作為防污劑，選用酚鈦聚合物/丙烯酸樹(shù)脂(UTP/AR)作為基料制備了防污涂層。測(cè)試表明，其具有良好的耐化學(xué)性和耐光老化性。實(shí)海掛板測(cè)試結(jié)果表明，在浸泡360d后依然表現(xiàn)出穩(wěn)定良好的防污性能。低表面能防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀低表面能防污涂層的主要依靠較低表面能，達(dá)到防污的目的。并且不存在防污劑的消耗問(wèn)題。目前，低表面能防污涂層有兩種方向。第一種是，有機(jī)硅化物系列及無(wú)機(jī)氟化物化硅系列。這類(lèi)涂料具有低表面張力、高彈性、流動(dòng)性的涂料骨架，不利于對(duì)海洋生物的附著生長(zhǎng)。其在海洋環(huán)境中的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，并且能夠有效抵抗海水對(duì)涂層的劣化作用；涂層具有較高強(qiáng)度，可以有效抵抗海水的沖刷，從而保證表面結(jié)構(gòu)不被破壞；涂層表面能夠達(dá)到分子級(jí)別的光滑；而且涂層添加有毒的防污劑。但是由于這種涂層比較柔軟、不耐用，且容易受到機(jī)械破壞；目前的研究技術(shù)無(wú)法解決，各種海洋細(xì)菌和藻類(lèi)的大量繁殖。第二種是有機(jī)氟低表面能防污涂層，其具有非常低的表面能。從物理性能上來(lái)講，它們?cè)緫?yīng)當(dāng)能夠具有良好的化學(xué)防污性。但這些涂料涂層致密性比較差，海洋中的微生物就有機(jī)會(huì)直接深入涂膜內(nèi)部，牢固地依附在其中的微孔之間，釋放一些化學(xué)物質(zhì)，破壞涂層，影響防污性能。ShuaiWang等人[37]設(shè)計(jì)了一種新型聚合物涂料，在主鏈和可水解的側(cè)鏈上有聚二甲基硅氧烷(PDMS)，然后將其固定在多表面碳納米管(MWNT)形成防污涂層，具有低表面能和自?huà)伖庑阅?。YaoWang等人[38]在聚砜膜表面接枝含氟聚合物，再添加具有親水性和殺菌能力的TOB，制備了一種低表面能防污涂層。在TOB和含氟聚合物協(xié)同作用下有良好的防污能力，同時(shí)殺菌能力高達(dá)99.8%。仿生防污涂層的發(fā)展現(xiàn)狀仿生防污材料的發(fā)展，來(lái)源于對(duì)海洋生物的觀察。部分海洋生物的體表，沒(méi)有肉眼可見(jiàn)的生物附著。例如如珊瑚、鯨、海馬、鯊魚(yú)等。通過(guò)研究這類(lèi)生物的防污機(jī)制，開(kāi)拓了防污材料的研究的新方向，提供了全新的思路和依據(jù)。目前，主要有兩個(gè)研究方向：一是從有優(yōu)異的防污能力的海洋生物體內(nèi)，分離提取具有防污效果的物質(zhì)，用于開(kāi)發(fā)含防污劑的防污涂層，以解決傳統(tǒng)有毒防污劑造成的海洋污染問(wèn)題；二是通過(guò)模仿生物表面特征，設(shè)計(jì)具有特殊表面紋理、特征的材料，使其具有防污能力[6]。（1）生物防污劑的發(fā)展現(xiàn)狀目前科學(xué)家已經(jīng)從各種海洋微生物、藻類(lèi)和無(wú)脊椎動(dòng)物等多種海洋微生物中分別提取了具有活性的物質(zhì)，包括有機(jī)酸、萜類(lèi)、酚類(lèi)、吲哚類(lèi)等[12]。雖然，天然仿生防污劑的研發(fā)已經(jīng)持續(xù)多年，但其距離實(shí)際應(yīng)用仍面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)[13]。主要是，生物體內(nèi)能制備防污劑的天然活性物質(zhì)濃度較低，分離、提純工藝復(fù)雜；此外，天然活性物質(zhì)穩(wěn)定性差，防污活性有效期較短，阻礙了推廣應(yīng)用。以天然活性化合物分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)物理化學(xué)改性，研發(fā)具有更強(qiáng)防污性能和長(zhǎng)期有效的防污活性物質(zhì)，是仿生防污劑商品化的主要途徑。（2）仿生微結(jié)構(gòu)防污材料某些海洋動(dòng)物，如海豚、鯊魚(yú)等，其表面微觀結(jié)構(gòu)，可以防止海洋生物附著在表面，而且減阻性能優(yōu)異。仿制這種表面的微觀結(jié)構(gòu)，能夠使海洋生物難以在附著在材料表面，可達(dá)到良好的防污效果[14]。KLWooley等人[15]研發(fā)了一種新型防污材料，微觀層面上呈現(xiàn)納米級(jí)的親水、疏水相間結(jié)構(gòu)，具有良好的防污性能。Carman等人[35]受到鯊魚(yú)皮肋狀結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，開(kāi)發(fā)出著名的仿生“Sharklet”防污涂層。它由有序的，定義明確的表面特征（脊和柱）組成，這些特征通常是針對(duì)結(jié)垢生物的關(guān)鍵尺寸量身定制的。防污涂層防污性能的影響因素防污劑釋放速率傳統(tǒng)防污漆的通過(guò)釋放防污劑，其漆膜表面的防污劑濃度必須維持高于臨界值，才能有良好的防污性能。以Cu2O作為防污劑為例，其滲出率至少應(yīng)在10~15μg/(cm2·d)。通常銅離子的臨界滲出率為10μg/(cm2·d)時(shí),對(duì)藤壺有效；10~20μg/(cm2·d)時(shí),對(duì)水螅、水母有效；20~50μg/(cm2·d)時(shí),對(duì)藻類(lèi)有效；40μg/(cm2·d)時(shí),對(duì)細(xì)菌粘膜有效[17]。1.4防污涂層評(píng)價(jià)方法研發(fā)一種新的防污涂層，需要經(jīng)歷各種實(shí)驗(yàn)，周期累計(jì)長(zhǎng)達(dá)8~10年。因此研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速測(cè)試方法和實(shí)海測(cè)試方法之間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性很有意義。目前，防污涂層性能評(píng)價(jià)測(cè)試方法，主要有傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)測(cè)試方法和室內(nèi)防污性能評(píng)價(jià)測(cè)試方法[1]。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)防污涂層的方法，主要有兩種：第一種，是測(cè)定防污涂層的防污劑滲出速率。但是該方法，不適用于低表面能、仿生結(jié)構(gòu)防污涂層等防污涂層；第二種，是實(shí)海掛板實(shí)驗(yàn)，直接評(píng)價(jià)防污涂層在實(shí)際海域中的各種性能。是把防污涂層樣品，長(zhǎng)期浸泡于海水中，實(shí)地測(cè)試海洋環(huán)境對(duì)涂層影響的環(huán)境試驗(yàn)。但是該方法，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高，難以預(yù)測(cè)突發(fā)情況。而且由于不同海域、不同季節(jié)的生物遷徙，造成生物種群構(gòu)成變化，使該方法不能定量反應(yīng)涂層的問(wèn)題。上述兩種方法，都有局限性。因此，需要更加容易操作、周期更短、使用范圍更廣、可重復(fù)的評(píng)價(jià)方法。室內(nèi)防污漆動(dòng)態(tài)試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法GangWu等人[18]組裝了以中模擬海水的旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)儀器（如圖1-1）。先測(cè)試涂層的初始重量，隨后浸泡在裝置中，隨后每7d取出一次，干燥稱(chēng)重，計(jì)算其磨損率。圖1-1模擬海水旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)儀張海永等[19]自行設(shè)計(jì)了，動(dòng)態(tài)模擬海洋環(huán)境試驗(yàn)裝置（如圖1-2），能夠模擬防污涂層在動(dòng)態(tài)海水中的情況。定期測(cè)量防污涂層的銅離子釋放率、表面粗糙度、厚度等各項(xiàng)性能，研究各項(xiàng)性能在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的變化規(guī)律。圖1-2動(dòng)態(tài)性能模擬裝置Kill等[24－26]設(shè)計(jì)了可模擬實(shí)船實(shí)驗(yàn)的裝置（見(jiàn)圖1-3），把涂層固定在裝置中，模擬實(shí)際航行中的情況。并定期對(duì)涂層厚度、質(zhì)量、防污劑釋放速錄等，進(jìn)行定量測(cè)定。圖1-3防污涂層用劃水實(shí)驗(yàn)裝置DongukLee等人[20]設(shè)計(jì)并制造了一種模擬海水循環(huán)測(cè)試裝置（如圖1-4），能夠產(chǎn)生約30km/h的航速，以此來(lái)模擬在海水中情況。用以測(cè)試涂層在海水中去除表面污垢的能力。圖1-4模擬海水循環(huán)測(cè)試裝置生物性能評(píng)價(jià)方法Casse等[19]采用細(xì)菌和硅藻進(jìn)行生物附著試驗(yàn)。分別在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)環(huán)境中，觀察細(xì)菌硅藻，在四種防污涂層表面的情況。發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)環(huán)境中，區(qū)別較小。而在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，在含硅樹(shù)脂涂料上，細(xì)菌和硅藻數(shù)量明顯減少。DongukLee等人[20]選用三種類(lèi)型的微藻培育10d后，將制備的防污涂層樣品浸泡在其中，14d后用乙醇提取樣品表面的葉綠素a，使用分光光度計(jì)來(lái)評(píng)估微藻的含量。由此來(lái)篩選涂層防污性能的優(yōu)劣。Loschau等[21]采用甲殼類(lèi)幼蟲(chóng)、海藻、海洋細(xì)菌等，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試了自?huà)伖夥牢弁繉俞尫诺姆牢蹌瑢?duì)海洋生物的毒性影響。結(jié)果表明，該評(píng)價(jià)方法快速有效，可對(duì)防污涂層開(kāi)發(fā)初期的篩選擇優(yōu)有較好的輔助作用。ZongchengYang等人[39]選用海洋硅藻P.tricornutum，在培養(yǎng)后，將樣品浸泡7d后，采用共聚焦激光掃描顯微鏡觀察樣品。通過(guò)COMSTAT程序?qū)@些圖像進(jìn)行分析，確定生物粘附率，總生物量，粗糙度，平均厚度等。目前通過(guò)選用各種海洋生物，進(jìn)行防污能力評(píng)價(jià)方法，成為了主流的測(cè)試涂料防污能力的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)涂料研發(fā)早期進(jìn)行篩選擇優(yōu)，可以降低投入成本，縮短研發(fā)周期。鹽霧試驗(yàn)鹽霧加速實(shí)驗(yàn)，主要是將模擬海水霧化，將其噴射在涂層試樣表面，然后形成溶液薄膜，從而增加對(duì)某些金屬的腐蝕。實(shí)驗(yàn)條件可以仿照實(shí)際情況選定。針對(duì)海洋環(huán)境中的金屬腐蝕，試驗(yàn)溶液可以選用天然海水或人工模擬海水，也可以適當(dāng)縮短噴霧-停噴的周期來(lái)模擬潮間帶和飛濺帶的情況。目前對(duì)于鹽霧的試驗(yàn)，由于影響材料涂層老化程度的因素非常多，抗鹽霧的性能并沒(méi)有完全取代材料對(duì)抗其他介質(zhì)腐蝕的性能，所以獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析得到的結(jié)論，都無(wú)法直接作為材料在真正的使用條件下，對(duì)其抗腐蝕性能的直接評(píng)價(jià)指標(biāo)。盡管如此，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求中所規(guī)定的檢測(cè)方法還是可以用來(lái)作為對(duì)被試材料防銹蝕性能的檢測(cè)方法。參考文獻(xiàn)[1]徐經(jīng)委,于良民,李霞,楊玉臻.自?huà)伖夥牢弁繉蛹霸u(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展[J].涂料工業(yè),2011,41(12):62-66.[2]毛田野,陸剛,遲鈞瀚,王軒,楊宏波,余紅偉.船舶防污涂層的技術(shù)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀[J].材料保護(hù),2019,52(02):113-118.[3]ElisabeteAlmeida,TeresaC.Diamantino,OrlandodeSousa,Marinepaints:Theparticularcaseofantifoulingpaints[J],ProgressinOrganicCoatings,Volume59,Issue1,2007,Pages2-20,[4]DiegoMeseguerYebraetal.Reactionrateestimationofcontrolled-releaseantifoulingpaintbinders:Rosin-basedsystems[J].ProgressinOrganicCoatings,2005,53(4):256-275.[5]KatherineA.Dafforn,JohnA.Lewis,EmmaL.Johnston,Antifoulingstrategies:Historyandregulationecologicalimpactsandmitigation[J].MarinePollutionBulletin,Volume62,Issue3,2011,Pages453-465,[6]葉章基,陳珊珊,馬春風(fēng),吳建華,張廣照.新型環(huán)保海洋防污材料研究進(jìn)展[J].表面技術(shù),2017,46(12):62-70.[7]劉軼龍,王勝龍,李春光,方大慶,吳建華.環(huán)保無(wú)銅自?huà)伖夥牢弁繉拥闹苽渑c性能研究[J].表面技術(shù),2017,46(12):1-5.[8]潘健森,謝慶宜,馬春風(fēng),張廣照.天然產(chǎn)物基無(wú)銅自?huà)伖夥牢弁繉拥闹苽渑c性能[J].中國(guó)表面工程,2019,32(04):109-114.[9]孫保庫(kù),陸阿定,胡建坤,徐煥志,張海春,范會(huì)生,郁小芬.氣流磨制備微納米氧化亞銅及其防污性能研究[J].涂料工業(yè),2020,50(01):31-37.[10]TianyeMao,GangLu,ChaoyangXu,HongweiYu,JialuYu.Preparationandpropertiesofpolyvinylpyrrolidone-cuprousoxidemicrocapsuleantifoulingcoating[J].ProgressinOrganicCoatings,Volume141,April2020,105317.[11]馬紅圳,謝志鵬,秦巖,王晶晶,葉章基,任潤(rùn)桃.苯并異噻唑啉酮接枝丙烯酸鋅樹(shù)脂的合成及抑菌性能[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2015,30(03):12-16.[12]QIANPY,XUY,FUSETANIN.NaturalProductsasAntifoulingCompounds:RecentProgressandFuturePerspectives[J].Biofouling,2010,26(2):223-234.[13]MarianaTassoetal.AntifoulingpotentialofSubtilisinAimmobilizedontomaleicanhydridecopolymerthinfilms[J].Biofouling,2009,25(6):505-516.[14]BrzozowskaAgataMetal.Biomimickingmicropatternedsurfacesandtheireffectonmarinebiofouling.[J].Langmuir:theACSjournalofsurfacesandcolloids,2014,30(30):9165-75.[15]GudipatiCS,GreenliefCM,JohnsonJA,etal.Hyperbranchedfluoropolymerandlinearpoly(ethyleneglycol)basedamphiphiliccrosslinkednetworksasefficientantifoulingcoatings:Aninsightintothesurfacecompositions,topographies,andmorphologies[J].JournalofPolymerSciencePartA:PolymerChemistry,2004,42(24).[16]孫祖信,葉章基,吳諍,宋文桑,林仲華,吳玲玲.導(dǎo)電涂膜表面微米尺度內(nèi)痕量CIO-濃度測(cè)定方法的研究[J].上海涂料,2001(02):3-7+33.[17]高紅秋,于良民,趙靜,隋晶.納米氧化亞銅的制備及其在防污涂層中的應(yīng)用[J].上海涂料,2008,46(12):30-33.[18]Wu,G.,

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