有机硅低表面能海洋防污涂料研究进展

秦瑞瑞，胡生祥，宫祥怡
(郑州华夏利用手艺研讨开拓有限公司，郑州450007)
摘要:概述了无机硅陆地防污涂料的防污机理，综述了无机硅陆地防污涂料和丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯改性无机硅陆地防污涂料的研讨停顿，并展望了无机硅陆地防污涂料的生长标的手段。
关头词:防污，涂料，陆地，无机硅，改性，低概略能，硅油
中图分类号:TQ324.2+1文献标识码:Adoi:10.11941/j.issn.1009-4369.2015.01.016
陆地防污涂料被涂刷于船体水下部门的概略，其感化是着落陆地生物对船体概略的净化，贯穿连接船体滑腻，以着落燃料的耗损，耽误汽船的使用寿命。20世纪中期泛起的含无机锡杀虫剂防污涂料具有杰出的防污后果，但由于对陆地景象风险严重，2008年已被周全避免使用[1]。虽然可以使用其它杀虫剂(如氧化铜及结合杀虫剂等)庖代无机锡杀虫剂制成防污涂料，但这类防污涂料对景象的风险不亚于无机锡类涂料。是以，开拓低概略能、完全景象敌对的新型防污涂料对陆地运输安然，特别是陆地景象的呵护具有首要意义，成为比来几年来国际外陆地防污涂料研讨的抢手[2]。
今朝，低概略能防污涂料主如果以无机硅聚合物或含氟聚合物为基料的涂料[3]。理想上，含氟聚合物由于代价高、制备坚苦，今朝商业化产物尚不多见;以无机硅聚合物为基料的陆地防污涂料成为国际出名涂料临盆厂家竞相研发、临盆的抢手[4]。
1.无机硅陆地防污涂料的防污机理
R.F.Brady对涂料的防污道理停止了较深切的研讨。发觉涂料的概略能是影响生物附着的首要身分，当概略能在22～25mJ/m2之间时，生物附着量最少;且概略能与弹性模量有必然的联系，涂层的弹性模量越低，柔韧性越好，船体或底涂的裂纹或裂痕越不轻易开裂，污损物越倾向于以剥离的编制零落[5]。此零落编制是陆地污损物从涂层概略脱除的3种编制(剥离、平面剪切和非平面剪切)中需求能量最少的一种[6]。
另外，聚合物的份子构造、涂膜的厚度、极性、份子流动性等身分对防污后果也有必然的影响。无机硅聚合物的概略能低(21.2mJ/m2)、弹性模量低(0.002GPa)，使无机硅陆地防污涂层具有较强的自洁净才干，陆地污损物难以附着其上;即使有附着，也可经由过程水流对表层的冲洗或除污装备苟且除去。若是在无机硅聚合物份子中引入乙烯基、羟基或其它可反映性基团，配以偶联剂、助剂、填料等，还可增强涂层的强度及与基材的粘接力等功能。
今朝，无机硅陆地防污涂料首要分为以无机硅聚合物为基料的涂料和以无机树脂改性无机硅聚合物为基料的涂料。上面别离引见。
2.无机硅陆地防污涂料
纯无机硅陆地防污涂料涂于船体概略，在船舶行驶过程中硅油或其它助剂从涂层本体渐渐渗到涂层概略，使概略呈滑腻的油层，污损物附着其上，在水流或除污装备感化下易于除去，从而抵达防污及易于清算的手段。
1972年W.J.Mueller取得第一个无机硅陆地防污涂料的专利。该涂料是以硅橡胶为基料，配以其它助剂制得的[7]。随后又泛起了几篇相关专利[8-10]。晚期的这类涂料对陆地生物的防污后果没有保守涂料好。当时又有几篇无机硅陆地防污涂料的报道[11]。这些涂料虽有必然的防污后果，但施工性差、固化时候长、重涂性差、与船体的粘接性弱，没法停止理想利用，但为无机硅陆地防污涂料的研讨指出了一个新的标的手段。
20世纪90年月今后，无机硅陆地防污涂料取得快速生长。L.W.Roy用便宜的带乙烯基和氢的硅树脂为基料，合营一些助剂，制得无机硅陆地防污涂料。将其涂刷于涂有硅酸酯底漆的船体上，实海挂板6个月今后，表示出较好的防污后果且涂层也能贯穿连接较好的完全性[12]。
Y.Yonehara等人以便宜的一系列不合构造的含乙烯基或/和羟基封真个无机硅聚合物为基料，以不合比例的硅油为助剂，插手溶剂、填料等，制得不含杀虫剂的陆地防污涂料。将其与保守的氯乙烯树脂防污涂料(所用杀虫剂别离为:三苯基氟化锡和白色Fe2O3;Cu2O、白色Fe2O3和BaO;三苯基氟化锡、Cu2O和白色Fe2O3)停止12个月的实海挂板对照尝试。成果表白，无机硅陆地防污涂料的概略张力较着低于保守陆地防污涂料，防污后果也比保守防污涂料好[13]。K.Masato等人合成出不合黏度的端羟基聚无机硅氧烷，插手含乙烯基或酮基硅烷偶联剂、硼酸无机物催化剂、含不合基团(甲基、苯基等)的硅油，制得无机硅陆地防污涂料。其涂层实海挂板4个月后，概略根基没有陆地生物附着;而不含硅油的涂层概略泛起了许多污泥、贝类和植被等[14]。S.Takafumi合成出带聚醚链、长链烷基和/或芳基的不合摩尔质量(250～100000g/mol)的硅油，并按不合比例别离加到缩合型室温硫化(RTV)硅树脂中，制得水下用防污涂料。使用时经由过程硅油向概略的缓慢渗出而着落涂层的概略张力，从而起到防污后果。与保守的乙烯基氯异丁基醚共聚物防污涂料对照，该涂层的防污后果可达2年以上，而保守的防污涂料最多使用1年就泛起了不合水平的净化[15]。美国通用电气公司的J.Stein别离合成出硅羟基、羰基、二烷氧基和三烷氧基封真个聚无机硅氧烷，插手填料二氧化硅(SiO2)或碳酸钙，配以催化剂、偶联剂等助剂，制得缩合型RTV陆地防污涂料。实海挂板尝试证实，该涂层在水下12个月后概略91%～99%没有遭到陆地生物净化[16-18]。日本信越公司的T.Sakamoto乃最少含有两个硅羟基或其它可水解基团封真个缩合型RTV硅树脂为基料、离子液体为助剂，配以带硅羟基或其它可水解基团的硅烷，制得水下防污涂料。实海挂板尝试证实，这类涂层在水下12个月以上仍具有较好的防污功能[19-20]。王科等人合成出二甲基硅油和二甲基二苯基硅油，并插手到无机硅陆地防污涂估中，经由过程涂层概略的硅油的描绘及SEM照片注释了硅油对涂层防污功能的影响。实海挂板证实，插手硅油特别是苯基硅油的防污涂料的防污功能有较大提高，即使附着有污损海生物也能苟且零落，且不影响涂层在海水中的不变性[21]。
由于以纯无机硅聚合物为基料的无机硅陆地防污涂料轻易制备，今朝已构成商品化产物，如丹麦Hempel公司的Hempasil77500系列、荷兰Akzonobe公司的InternationalIntersleek、日本Kansai公司的CaptainBiox、挪威Jotun公司的Sealion等。这些产物虽然功能优良;但与保守的防污涂料比拟防污后果稍差，而代价更高。
纯无机硅陆地防污涂料的防污感化部门是经由过程硅油或其它助剂从涂层本体渗到概略，使附着在油面上的污损物轻易零落，从而起到防污感化。