無銅自拋光防污涂料

 

　　氧化亞銅等銅類防污劑對動物類硬附著生物的防止非常有效， 目前97% 以上的防污涂料含銅類防污劑，估計每年有4 萬噸左右的銅釋放到海洋中，對海洋生態環境還是有很大的影響，因此美國、加拿大、挪威和瑞典等國家對銅的釋放有一定的限制，在波羅的海是禁止使用含銅的防污涂料。含銅的防污涂料是否全面禁用， 要看今后銅類防污劑的海洋環境風險的評估結果，但各國都在致力于開發無銅防污涂料。

 

　　無銅自拋光防污涂料是以可控水解樹脂為基體，復配的環保型有機防污劑替代銅防污劑，因此要求復合防污劑有較好的防污性能和廣譜的殺菌性能。主要的防污劑主要有異噻唑啉酮，吡啶硫酮鋅鹽和銅鹽等。如日本中國涂料公司開發無銅自拋光防污涂料SEA GRANDPRIX CF-10 性能與含銅自拋光防污涂料相當，能達到5 年的防污期效。

 

　　為了提高防污涂料的防污性能和環保性，研發高效、廣譜和環保的有機防污劑更顯重要。瑞典的I-Tech 公司與哥德堡大學合作開發以米托咪啶（Medetomidine）為防污劑，發現對硬的污損生物非常有效，在涂料配方中0.1% 就非常有效。哥德堡大學的科學家還開展了各種有機防污劑的微膠囊化和有機防污劑在納米氧化亞銅、氧化鋅表面的吸附技術的研究，進一步提高控制防污劑有效釋放速度的能力，降低防污涂料中防污劑的用量。

 

　　Romn&Hass 公司在異噻唑啉酮（Sea-Nine211）基礎上，開發了微膠囊化的產品，已接近商品化。新產品克服老產品釋放快、對皮膚有刺激的缺點，防污劑的釋放速度更合理，降低了產品對使用者傷害性，提高了產品的使用安全性。

 

　　無殺菌劑防污涂料

 

　　開發不含殺菌劑的防污涂料是科學家一直追求的夢想，隨著對海洋污損生物附著機理的深入研究和涂料微觀形貌控制技術的發展，已開發了一系列以低表面能防污涂料為代表的無殺菌劑防污涂料。

 

　　低表面能防污涂料主要以有機硅、有機氟污損釋放防污涂料為主，此類防污涂料通過涂層低表面能的特性使污損生物不易附著，即使附著也容易被水流沖刷掉，從而達到防污的目的，完全不依靠防污劑的滲出來防污。

 

　　低表面能防污涂料的性能受涂層表面能、厚度、彈性模量、表面光潔度等因素的影響。早期該類涂料產品適用于高速（大于30 節）近海船只和在航率高的遠洋船（航速大于15 節）。

 

　　IP 公司于1996 年率先推出了Intersleek 系列低表面能有機硅防污涂料，適用于各種航速的船舶。其他各大涂料公司也不甘落后，都推出相繼了此類產品，如Kansai 也開發出了適用于不同航速的Captain Biox 系列產品，Chugoku 的Seajet 2000,Sigma 的Sigmaglide,Hempel 的Hempasil SP-EED 77100 等。

 

　　Jotun 公司的Sealion Repulse 低表面能防污涂料采用納米技術，在涂層表面形成納米尺寸的“須”,具有更佳的污損釋放和抗污損生物附著的性能，據稱有10 年防污期效。

 

　　北達科達州立大學在美國海軍研究署的支持下開展了大量有關污損釋放型防污涂料的研究工作。開展了以超支化聚醚多元醇聚氨酯為主體，通過鏈段的調節，設計出具有污損釋放性能的親水疏水的雙性結構；合成了具有污損釋放性能的含甲基硅氧烷聚氨酯基體樹脂；還將三氯生（triclosan 2、4、4' 三氯-2'- 羥基二苯醚）和季銨鹽接到硅樹脂的主鏈上，通過殺菌劑的作用，進一步提高涂料的防污性能。

 

　　仿生防污涂料

 

　　仿生防污涂料是利用仿生學的原理達到防污的目的。主要有兩個方向：一是提取海洋的天然活性物質作為防污劑，另一方向是模擬大型海洋動物的表皮結構來實現防污。

 

　　各國在該領域的研究都非常重視。歐盟專門設立了一個AMBIO 的研究項目，由31 個大學、研究機構和公司組成，歐盟提供了一千萬多歐元的支助，可見重視程度之高。該研究項目的目的是通過納米技術、海洋生態學、超分子學等技術的整合研究不含殺菌劑的海洋防污涂料。

 

　　已發現一些海洋生物的二次代謝產物可排斥或抑制污損生物， 這些化合物可以通過酶的作用溶解粘著物，干擾污損生物的代謝， 從而抑制附著生物的變形和生長，達到防污的目的。從海綿、珊瑚、紅藻、褐藻中已提取甾類化合物、雜環化合物、生物堿等化合物， 證明具有防污作用，但這類防污劑的實用有一定差距，需進一步研究。

 

　　大型海洋動物如鯊魚、海豚、鯨的表皮不附著海洋動物，非常光滑。美國、德國的科學家已表征了這些大型海洋動物的表皮結構，這些表皮的表面存在微米級溝槽，同時能分泌出粘液，這樣的特殊結構能夠阻止海生物的附著，科學家正在通過仿生的方法，利用化學手段模擬這些表層結構，并取得了一定進展。一旦這一技術取得成功，防污涂料會成為真正的無毒防污涂料。

 

　　結語

 

　　隨著IMO 國際控制船舶有害防污系統公約（AFS）、香港拆船公約、IMO 防止海洋生物異域遷移國際規范、船舶能效設計指數（EEDI）、船舶能效營運指數（EEOI） 和船舶能效管理計劃（SEEMP）、壓載海水管理與控制公約和VOC 法規等公約和法規的實施和即將實施，對海洋防腐防污涂料的發展影響巨大。先進的海洋防腐防污涂料不僅要具有優異的防污性能還要具備環保性，促進了新技術、新材料在防腐防污涂料中的應用，未來將涌現出有別于以往的防腐防污涂料新技術。