环境友好型纳米船舶防污涂料研究A.docxVIP

环境友好型纳米船舶防污涂料的研究 摘要：纳米粒子由于其表面效应、体积效应等，使得纳米材料具有强抗菌性、光催化性等优点，同时能在涂层表面构建微观结构，因此纳米材料的引入成为研制环境友好型船舶防污涂料的热点。本文介绍了纳米材料的特性，综述了几种纳米材料及结构在环境友好型防污涂料中的应用，提出了纳米防污涂料存在的问题和未来发展的方向。 关键词：防污涂料；纳米杀菌；纳微结构；长效缓释 中图分类号：TQ630.1 文献标识码：A Study on the Environment-friendly Marine Nano-Antifouling Coatings Abstract: Nanoparticles due to its surface effect, volume effect, etc., makes the nano material has the advantages of strong antimicrobial properties, photocatalytic, etc., and can build microstructure in coating surface, so the introduction of the nano materials become a hot spot in the development of the environment friendly Marine antifouling coatings. This paper introduces the characteristics of nano-materials, briefly reviews the applications of some several kinds of nano-materials in environmentally friendly antifouling coatings, puts forward the problems existing in the nano antifouling paint and the direction of future development. Key words: antifouling coatings; nano sterilization; micro-nano structure; timed-release 人类的经济活动与海洋的关系日益密切，海洋资源的开发利用离不开海上船舶运输，而目前制约海上船舶运输的最主要因素之一就是海洋污损问题。当船舶在海上航行时，水面以下的部分常常被海洋污损生物附着，极大的增加了船舶的重量，增大了航行阻力，使燃料的使用量显著升高；同时，污损生物分泌的有机酸会加速船体的腐蚀进程，减少船舶的使用寿命。据估计[1]，由海洋污损导致的燃料消耗量增加可达40%，而航次总成本增加可达77%，为此每年全球大约要花掉7亿美元。 为解决海洋污损问题，人们采取了很多方法，其中涂刷防污涂料因其经济性、有效性、易操作性，得到了最广泛的应用。人们对防污涂料的研究大致经历了四个阶段：基料可溶型防污涂料、基料不溶型防污涂料、有机锡自抛光防污涂料和无锡自抛光防污涂料[2]。其中前两种涂料因性能问题已经被淘汰；有机锡自抛光防污涂料虽然有着良好的防污性能和防污时效，但因有机锡化合物有毒且极难分解，这种涂料已经被禁止使用；而目前使用最多的无锡自抛光防污涂料大部分使用铜系防污剂，随着人们对铜系，特别是氧化亚铜对环境的破坏性越来越警惕，研制低毒、无毒的环境友好型船舶防污涂料成为了新的热点。 1. 纳米材料在防污涂料中的应用 纳米粒子的特殊结构，使得纳米粒子具有一些特性，如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。纳米粒子有着很大的比表面积和很高的表面能，使纳米材料具有特殊的催化性能和热力学性能；而纳米粒子的尺寸被限制在100nm以下，使得纳米材料具有特殊的力学性能、光学性能等[3]。同时，某些纳米材料还具有抗菌性、光催化、耐老化等优点。因此，把纳米材料引入海洋防污涂料，成为研制新型环境友好型纳米防污涂料的重要研究方向。 在兼顾环境保护的前提下，目前，纳米材料在海洋船舶防污涂料中的使用主要有3 种形式：① 利用纳米材料自身的强抗菌性能，作为防污剂来增强涂料的防污性能；② 通过纳米颗粒制备出具有微米—纳米阶层结构的防污涂层表面，增大涂层接触角，抑制污损生物的附着；③ 将纳米材料作为防污剂的载体，实现对防污剂的缓慢释放，提高防污剂的使用效率，降低防污剂对环境的影响。 2. 纳米杀菌防污剂 海洋生物污损是一个复杂的过程，船体浸没在海水中后，首先是蛋白质、多糖等可溶性有机碳附着在船体表面形成条件膜；之后细菌等原核微生物开始附着，形成生物