返回顶部
返回首页
返回首页
今天是    | 政策法规 | 行业应用 |
home 您现在的位置: 首页 >防腐涂料 > 详细信息
海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究
2023年02月02日    阅读量:4487     新闻来源:中网信息    |  投稿

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

在浩瀚的海洋当中有着数量庞大的海洋生物,随着生活环境的不断变化与时间的推移,使其产生与陆地生物截然不同的生理特征,且产生一些结构新奇、具有特殊作用的活性物质。


人们通过研究发现,海洋中的部分植物、无脊椎动物以及游泳动物的表面时刻都能保持洁净,主要原因是因为这部分海洋生物自身所产生的活性物质能有效地抑制海洋污损生物的附着。

通过对海洋生物的防污作用机制进行深入研究,为人们研发新型环保无污染的防污技术提供了借鉴对象,且取得一定的成果,进一步推动我国海洋经济的可持续发展涂料在线coatingol.com

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

海洋植物


研究表明,大多数的海洋植物都能自我产生具有防污作用的活性物质。

如研究人员从红树植物角果木的根部分解出4种活性物质,可有效抑制藤壶幼虫的附着;

从绿藻中提取出来萜类次级代谢产物,可在一定程度上防止海洋细菌与微藻的污染;

从大叶藻中分解出的p-肉桂酸硫酸酯,可有效抑制海洋细菌与纹藤壶的附着。

其中,红藻与褐藻的防污能力表现非常明显。

研究人员从红藻中提取到了可有效抑制纹藤壶、石莼及其他海洋细菌附着的活性物质,这部分活性物质中不仅包含抑制纹藤壶幼虫附着能力极强的物质,也有抑制藻类活性能力极强的物质,对其提取物的深入研究有非常重要的现实意义。

从褐藻中提取得出的褐藻多酚活性物质,是一种防污能力极强的物质,同时研究人员还发现圆扇藻中含有显著抗菌效果的活性物质,在抑制海胆受精卵细胞分裂方面有明显的作用。


海洋无脊椎动物


很多海洋无脊椎动物都是海洋污损生物附着的最佳选择,虽然有少部分附着对双方有利(寄居蟹与海葵),但大部分被污损生物附着都会对海洋无脊椎动物产生不良影响,随着生物的不断进化,很多海洋无脊椎动物进化出了独特的防污作用机制。

附着表面外观的微弱差别会对污损生物的附着和生长产生直接影响,比如对比外壳污损严重的覆瓦珠母贝和极少被污损的紫贻贝,不难发现,前者外壳表面形貌多变复杂,没有重复规律,而后者外壳表面为均匀的波纹状形貌,这种形貌对污损生物的附着有显著的抑制作用。

此外,化学防御同样是海洋无脊椎动物防污作用机制的一种。

从大量的针对无脊椎动物活性物质提取的研究来看,不同无脊椎动物产生的不同活性物质都有一定的防污作用。

比如从海鞘中分离出的生物碱,可有效毒杀草苔虫的幼虫;从苔藓虫中分离出的芦竹碱类化合物,可有效抑制纹藤壶幼虫的附着;从念珠海葵中提出的活性物质,可有效抑制海洋细菌的附着与繁殖。

另外,部分与海洋无脊椎动物共栖的微生物在防污作用机制中也起到一定的作用。如栖息在海鸡头表面的弧菌与变形菌,它们产生的多糖类化合物,可有效地抑制华美盘管虫与多室草苔虫的附着。


海洋游泳动物


海洋游泳动物防污作用机制包括物理机制与化学机制,但不同动物所表现出的方式各有不同。

如海豚分泌出的黏液能形成低表面能的表面,可有效抑制其他海洋生物的附着;鲨鱼表皮是一种不光滑、不稳定的表面形态,由微米级别的鳞片构成,可有效抑制硅藻类污损生物的附着;巨型鲸鱼体的外表洁净,不仅有酶的作用,还与其独特的纳米结构外表有很大关系。


海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

海洋防污涂料是一种特种涂料,主要作用是通过漆膜中防污剂(毒料)的逐步渗出防止海洋生物的污损。

但是,早先的防污涂料在抑制海洋生物附着的同时也对海洋环境造成了二次污染。

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

影响海洋防污涂料效果的因素


涂料的防污效果主要表现在广谱性和长效性两方面。


理想的海洋防污涂料应该对植物和动物性海洋附着生物有防附作用,并有较长的防污期效。现今的海洋防污涂料有效性一般为1~5 年。决定防污效果的因素主要有以下几方面:

1) 防污剂的含量

一般来说,防污剂的含量越高,有效期就越长;


2) 防污涂层的表面自由能

低表面自由能的涂层不容易产生附着,即使有了也附着不牢,容易清除或被流动的海水冲刷掉;


3) 涂层的弹性模量

污损生物剥离所需的功为表面张力( γ) 和弹性模量( E) 乘积的1 /2 次方,即W =(γ·E) ½。弹性模量低的涂层上,海洋生物可在较小的外力下被剥除;


4) 涂层的光滑程度

涂层表面越光滑,摩擦阻力越小,海洋生物越不容易附着,因此,涂料的光滑性也能延长涂料的寿命和清洁周期;


5) 涂层的疏水性

疏水性的海洋防污涂料有明显的防污效果,目前已有研究将超疏水性(表面与水的接触角大于150°) 的表面应用于海洋防污;


6) 涂层pH 

值涂膜表层海水与正常海水的pH值相差越大,海洋生物越不容易附着。


海洋防污涂料的种类


商业化的防污涂料主要分为两大类:一是含杀虫剂的防污涂料;二是不含杀虫剂的防污涂料(或称低表面能防污涂料,或污损释放型防污涂料FRC)。


低表面能防污涂料

通过对海洋哺乳类动物防污作用机制中皮肤特点进行研究,人们研发出低表面能防污涂料技术,已经初步运用到了部分船舶与水产养殖业当中,这项技术充分利用低表面能的特性,提高了污损生物的附着难度,即便有少量附着,只需利用水流作用或专门的清理设备即可清除。

低表面能防污涂料无毒无污染,不仅符合环保标准,且防污长效性方面有巨大提升。

当前市场上主要的低表面能防污涂料有两种:有机硅系列与有机氟系列,其中由于有机氟聚合物自由能表现比有机硅较差,且价格成本更高,因此目前对于有机硅防污涂料的研究更多,且其有良好的防污效果,同时具备无毒环保的特性,当前得到的发展应用也比较多。

然而,低表面能防污涂料只有在水流作用下才能表现出良好的防污效果,而对停靠船舶的防污效果微乎其微,仍然需要定期进行表面附着物清理,进一步提高防污成本。


含杀虫剂的防污涂料


含杀虫剂的防污涂料是当前市场上最常用的,占据市场90%—95%。这类防污涂料又分为以下3种。

1) 水合型自抛光防污涂料

通过物理作用(受水流冲刷而溶解)抛光,无自平滑涂层表面的功效。防污涂料涂层主要是在均匀地减薄,同时因多孔皂化层的形成而新增微量粗糙度,增加航行时的摩擦力,会降低船速,逐渐增加油耗。

2) 水解型自抛光防污涂料

水解型自抛光防污涂料是在海水中通过化学反应(离子交换型和纯水解型)达到涂层抛光目的,有好的自平滑涂层表面的功效。可以有效降低因涂装技术产生的原始粗糙度。

对于能进行纯水解反应(如以丙烯酸硅烷基共聚物或甲基丙烯酸硅烷基共聚物为基料的水解型防污涂料)的防污涂料涂层,其船体表面在航运过程中,会变得更光滑,可减少航行的摩擦力,进而降低燃油用量,达到节能减排的目的。

目前市场上水解型自抛光防污涂料主要有以下类型:丙烯酸锌树脂、丙烯酸酮树脂、硅烷化丙烯酸树脂、羧酸锌树脂。

上述技术的主要机理都是逆酯化的水解或离子交换进行化学分解。聚合物的本身是疏水性的,因为它本身是通过一个酯键而被束缚在功能基团上的。当聚合物浸入海水中时,酯键断裂,留下羧酸盐从而提高聚合物的亲水性。

a) 丙烯酸铜共聚物自抛光防污涂料(离子交换型)

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

b) 丙烯酸锌共聚物自抛光防污涂料(离子交换型)

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

c) 硅烷化丙烯酸共聚物自抛光防污涂料

海洋生物防污作用机制及海洋防污涂料的应用研究 中网信息

3) 混合型自抛光防污涂料

水合型和水解型防污涂料技术的结合,提供有限的自光滑功效。涂料的主要成膜物质是水解(离子交换)型的聚合物树脂如丙烯酸铜、丙烯酸锌等+亲水性松香。混合型防污涂料的特点如下:

a) 由于松香的存在,其固体分较水解(离子交换)型的防污涂料高。

b) 防污机理是通过水解和溶解的双重作用将杀虫剂释放。

c) 皂化层水解(离子交换)型的防污涂料高,达60μm左右。

d) 自我平整性能不能与高性能的水解(离子交换)型的防污涂料相比。


标签:工业涂料今日头条涂装应用技术中心防腐涂料船舶涂料
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与本网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571

全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识