纳米防污涂料

纳米防污涂料根据其组成和渗毒方式不同目前可分为溶剂型、接触型、扩散型和自抛光型。地表面能型，使得涂料与海水之间的接触角增大，组织海洋生物吸附。从而达到防污效果。纳米防污涂料虽有种类不同之分，但防污的机理是基本一致的。涂层在海水作用下防污剂以一定的速度渗出到涂层表面，对海生物具有杀伤和忌避作用，因而起到防止其附着的效果。

纳米防污涂料是由纳米防污基料、漆基、毒剂、颜料、助剂和溶剂所组成。

纳米防污基料、漆基一般采用沥青、氯化橡胶、丙烯酸树脂和乙烯类树脂。最初的毒剂是砷、汞等化合物，因毒性大已禁用。目前广泛采用的是氧化亚铜、有机锡化合物及其复合物。助剂当中包括分散剂、防沉降剂及渗出调节剂等。由于重金属和有机锡有毒，国际海洋组织已经全面禁止使用这类防污涂料。

传统型防污涂料

此类防污涂料是建立在松香粘合剂的基础上的，主要用氧化亚铜作为颜料。松香粘合剂遇水会溶解并释放出有毒颜料。此类防污涂料的问题在于松香粘合剂的分解是难以控制而且较为严重的。它对海洋污物的防护作用只能维持12-18个月。基于松香的防污涂料会与氧气发生反应，因此油漆干后就必须下水--一般于6-8小时内，但不得超过24小时。此类防污涂料也被称为可溶矩阵防污涂料。

释放型防污涂料

这类漆是以氯化橡胶或者乙烯作为粘合剂的，用大量的氧化亚铜作为颜料。遇水时，释放有毒颜料，只留下粘合剂的空壳。在经过足够长的时间后，空壳的厚度会变得很厚，以至于释放进入微薄水层的毒素的毒性不足，低于避免生长污物所必需的临界值。大量的有毒颜料会留在粘合剂空壳下的防污涂料体系内部，人们对采用水下刷抹来去除粘合剂空壳的方式进行测试。由于人力和管理设备及检验等问题，这种方法并不见效。在重新施工防污涂料之前，进干船坞的船上的粘合剂空壳必须进行密封处理，而在进干船坞的次数达到足够数量时，船体上就会形成一个厚厚的由防污涂料和密封涂层交替组成的"三明治"体系。在干膜总厚度为1000-1200μm的情况下，此类三明治体系中将产生很大的内部应力，并发生剥落，从而导致水下壳体非常粗糙。释放型防污涂料针对海洋污物的防护能力可以长达18-24个月。此类防污涂料也被称为不可溶矩阵防污涂料。

烧蚀型防污涂料

此类防污涂料是基于由松香和调和粘合剂(如，乙烯)混合而成的粘合剂的。使用的颜料同样是氧化亚铜，再加上其他少量的生物杀虫剂。从本质上来说，烧蚀型防污涂料的机理类似于基于松香的纯传统型防污涂料，但调和(或湿化)粘合剂的加入延长了其分解过程。粘合剂的溶解在一定程度上避免了三明治体系的堆积，但烧蚀型防污涂料表面的确有一层很薄的皂化层，其表面的粘合剂空壳结构组成和释放型防污涂料的情况是类似的。烧蚀型防污涂料抵御海洋污物的时间可以长达26-30个月。

自抛光防污涂料

市场上的自抛光防污涂料有两类:含锡型和无锡型(不含锡)。含锡型是以甲基丙烯酸三丁锡作为粘合剂的。除锡外，有毒氧化亚铜也是油漆的主要颜料，往往还使用其他生物杀虫剂来增强效果。人们对其粘合剂的水解早有描述，但必须指出的是自抛光防污涂料并不会堆积形成三明治体系。自抛光含锡防污涂料在航行期间能够抵御海洋污物长达5年以上的时间。无锡型自抛光防污涂料采用的是设计用来模拟异丁烯酸锡粘合剂作用机理的粘合剂。目前市场上所出现的无锡自抛光防污涂料包括下列类型:

·丙烯酸锌粘合剂

·羧酸锌粘合剂

·丙烯酸铜粘合剂

· 硅烷化丙烯酸粘合剂

所有上述技术的主要机理都是水解和离子交换。聚合物本身是疏水性的，因为聚合物本身是通过一个酯键而被束缚在功能基团上的。这意味着当聚合物浸入海水中时，酯键将会断裂，留下羧酸盐从而提高聚合物的亲水性。有人指出新一代的无锡防污涂料抵御海洋污物的防护时间可以和含锡型防污涂料一样长。但这一点还有待观察。

自释放型防污涂料

此类防污涂料完全无毒，凭借低表面能的原理进行工作，即海洋污物组织难以附着在涂料表面。此类防污涂料有时也被称为污物释放防污涂料，大部分都是基于硅树脂粘合剂的。自释放漆特有的表面属性实现了污物组织黏着的最小化。所有可能发生附着的污物都能轻松(相对而言)地在运行期间或者进干船坞的时候被冲洗掉。

到目前为止，上述类型的防污涂料主要都是供应高速航行的船只使用的，如渡船、集装箱船、游艇航班、滚装船等，而大部分的油漆供应商都规定上述防污涂料不得用于船速低于18-20节的船只。尽管如此，目前有迹象表明最小船速水平是可以进一步降低的(低至14-15节的?)。生产商在规定基于硅树脂的防污涂料的有效服务寿命时都非常谨慎，尽管如此，也有声明指出"我们并没有理由对此类材料的服务寿命有一个`限定"。

仿生防污涂料利用了仿生学原理，主要有2 个方向:

1) 以海洋中天然活性物质提取物为防污剂，最成功也最有使用价值的是Sea-nine 211，其中的噻唑啉酮结构就是一种生物防污剂经过结构改造而得到的。研究了从深海海泥中分离出来的海洋细菌Pseudomonas rhizospHaerae 代谢产物，并进行分离和提纯，经波谱鉴定可得到9 种化合物，其中化合物环(酪氨酸-脯氨酸) ，环(酪氨酸-异亮氨酸) 、环( 丙氨酸-脯氨酸) 、环(缬氨酸-脯氨酸) 、3-苯基-2 -丙烯酸和尿嘧啶对五株海洋细菌具有抗菌活性，尤其是二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、环(酪氨酸-异亮氨酸) 、环(苯丙氨酸-脯氨酸) 、环(缬氨酸-脯氨酸) 、3 -苯基-2 -丙烯酸可抑制多种能诱导海洋生物(如滕壶、草苔虫) 幼虫附着的细菌生长。可以用海洋细菌Pseudomonas rhizospHaerae 生产

出具有抗菌和抗幼虫活性的二级代谢物，即二酮哌嗪类和苯类化合物，具有作为天然抗海洋生物污损剂的潜在价值。

2) 模拟大型海洋动物的表皮结构来实现防污。根据鲨鱼防护海底生物附着的原理，结合使用塑料和橡胶材料，仿制一种鲨鱼皮防污涂料。在实验室可以使舰艇底部和侧部常见的藻类、石莼等各种海底生物孢子的沉降率下降85%，效果非常明显。将"鲨刻烃"仿生膜 ( 即仿鲨鱼皮表面盾甲鳞沟槽结构) 刻印在聚烯烃材料表面，以覆膜或倒膜方式倒出鲨皮齿形结构，以去涡减阻，使生物不易附着在表面，用于船体表面能减少67%海藻、藤葫、贝类的附着量，当船达一定速度时，其船舶可"自洁"，将所有附着的海洋生物抛掉。

电解化学防污涂料主要通过以下2 种方式起到防污的作用:

1) 在船体涂布绝缘层以后，以导电层为阳极、以船壳钢板为阴极，在漆膜表面通微弱电流时，会使海水电解，产生次氯酸钠，以达到船壳表面防止海洋生物附着的目的，此称为导电涂膜电解海水防污技术;

2) 漆膜表面不通微弱电流，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表面，起到防污的效果。首次通过裸金电极考察与磷酸酯反应后多巴胺(DA) 的电化学行为发现:乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP) 能够降低多巴胺氧化还原反应的表观电位，并且由于多巴胺与乙二胺四亚甲基膦酸之间强烈的相互作用而提高了多巴胺氧化电极的海洋防污性能，这更加证实了电解化学防污涂料的优点。

纳米技术的出现给防污涂料提供了一个新的方向。以双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂为基料、硫代磷酸三苯基异氰酸酯为改性剂、笼形结构倍半硅氧烷为纳米增强剂、聚咪唑啉酰胺或聚酰胺-胺树型分子为固化剂，制备了含硅、磷、硫的纳米涂料。结果表明，固化剂分子结构以及纳米增强剂对涂料的防污效果有明显作用，可以有效抑制海洋生物的附着。

阿克苏诺贝尔旗下国际油漆升级并壮大了其防污涂料产品阵容。新产品拥有更高的体积固体份，意味着每个配套的涂层数可以得到减少，同时还能减少过喷和挥发性有机化合物排放。升级后的产品组合极具运营成本效益，以及出色的环保和性能优势，从而帮助船东、营运公司和船厂应对由油价浮动和日益增加的环境压力所带来的挑战。