有机硅低表面能海洋防污涂料
低表面能涂料简介
低表面能涂料分类
涂层减阻
如法国“海鳝”鱼雷外表面涂装具有低摩擦阻力的涂 层后，明显提高了鱼雷的航速；NASA开发出的微绉褶涂层 技术，除了可应用于飞行器或船舶表面，以降低能源损耗 外，此类技术并应用于运动竞赛方面，譬如泳帆船表面， 结果显示高分子涂层可减阻60%。
低表面能涂料的应用
憎水
减阻降噪
特点：不是不附 着，而是附着不牢固， 一旦大流速可自动除 去，即可称为：自洁
净涂层
低表面能涂料分类
❖低表面能减阻涂料
低表面能 减阻涂料
疏水减阻
涂层减阻
低表面能涂料分类
疏水减阻
用低表面能物质来实现疏水和减阻的是由于疏水涂层推 迟了平板表面流体层流边界层向湍流边界层的捩转。或疏水 表面的减阻归结于液-固界面间产生了滑移（滑移20μm），从 而实现减阻。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
CSS-Fe超疏水涂层在船舶上的应用
哈尔滨工程大学的专家及国外的研究学者证实，“低表 面 能 超 疏 水 涂 层 的 减 阻 在 接 触 角 ＞ 150 ℃ 时 ， 可 减 阻 18%30%，当接触角＞174℃，流速较大时，减阻最高可达50%， 同时可减小水下自噪声10Bb”。可见CSS-Fe超疏水铁基涂层 在舰艇上的使用对进一步提高舰艇这个海上平台的快速反应 能力与作战能力有着非常重要的意义。
低表面能涂料分类
固化剂和硅烷偶联剂对有机硅涂层性能的影响
固化剂和硅烷偶联剂对有机硅涂层性能的影响０·引言近年来，人类对海洋环境资源的开发和利用不断扩大，因海洋生物的附着污损而导致燃料消耗、温室气体的排放增加，以及结构腐蚀破坏等问题日益受到重视［１］。
在船舶、海上石油平台等大型海洋结构物表面涂装防污涂料是长期以来解决海洋生物附着污损问题既经济又高效，且唯一得到广泛应用的重要途径［２］，但防污涂料中有些毒剂使用的同时也导致海洋环境的严重污染［３－５］。
为此，在国际海事组织的长期努力下，２００８年已在全球范围内全面禁止在防污漆中使用有机锡防污剂［６］。
低表面能防污涂料依靠其表面具有低的自由能，使得海洋生物的粘液在涂层表面很难润湿、铺展和附着。
海生物是通过剥离、平面剪切、非平面剪切等方式从涂层表面脱落，其中以剥离脱落所需能量最小［２］。
有机硅低表面能涂层具有较低的弹性模量，污损物可以通过所需外力最小的剥离方式从涂层上脱落，即使附着也是不牢固，可在水流的作用下极易脱落。
另外，低表面能防污涂料表面光滑，与其它各种防污涂料相比，还具有明显的减阻降耗作用［７］。
因此，近几年成为国内外无毒防污涂料研究的热点。
有机硅涂层的固化机理是硅氧链通过交联缩聚反应连结成网状结构。
涂料组成物的结构和用量直接决定和影响着有机硅涂层的结构和性能。
目前，市场化应用和研究较多的低表面能有机硅防污涂料，主要为聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）与正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）交联缩聚体系。
这类低表面能有机硅涂层之所以没有获得广泛的生产应用，主要受困于以下几个方面的不足：①与基材的附着力差，重涂性差，通常需要在船舶环氧底漆和低表面能有机硅涂层之间施涂专用的有机硅连接漆，涂装配套体系复杂，不易施工；②强度不高，易损坏；③仅适用于高在航率、高速运行的船舶［８］，在低速和停航期易产生附着污损，需要定期除污。
文中以改善低表面能有机硅涂料与船舶环氧底漆的附着力，减少涂装配套体系的复杂度，降低施工难度；提高涂层的强度和耐用性为目的，选择甲基三丁酮肟基硅烷（Ｄ３１）作为交联固化剂，以期提高有机硅涂层的强度、缩短固化时间；已有的研究表明含氨基和环氧基的硅烷偶联剂与环氧树脂的基材的粘接强度高［９］，文中选择Ｎ－（β－氨乙基）－γ－氨丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ７９２）作为硅烷偶联剂，以改善有机硅涂层与环氧底漆的附着力；重点研究固化剂和硅烷偶联剂的含量对有机硅涂层性能的影响，以期为研发实用的、可以直接施涂在船舶环氧底漆上的有机硅低表面能防污涂料提供试验基础。
新型有机硅海洋防污涂料的研究
海洋中存在大量海洋生物及微生物, 这些生 物的幼虫和孢子能够漂浮游动 , 发展到一定阶段 后就附着在海上设施 ( 例如船体、浮标、桥墩、 码头、网箱及网具等 ) 上 , 形成海洋生物污损, 海洋生物污损的危害不言而喻 ; 且这些污损生物 在特定条件下的代谢产物 ( 如氨 基硫化氢 ) 还 会 毒 化 养 殖 环 境, 从 而 造 成 养 殖 业 的 经 济 损失
b∀ 浸泡 1 个月后 ( % 150) 图 2 防污涂层的扫描电镜图片
a∀ 防污网片
图 1 苯甲酸钠的释放速度
由图 1 可见, 苯甲酸钠的释放速度最初稍快, 然后放缓, 并没有发生 暴释 ! 的现象 , 实现了
b∀ 空白对照网片 图 3 防污网片和空白对照网片浸海 120 天的图片
缓慢释放。在后续的观察中, 直至浸泡 5个月后, 苯甲酸钠的累计释放量达到总含量的 79 %。 2 3 含苯甲酸钠的硅树脂的微观形貌 图 2 为扫描电镜 观察苯甲酸 钠质量分 数为 2 % 的硅树脂防污涂层的微观形貌。 由图 2 可见, 在浸泡一个月后, 涂层中虽然 还存在小的聚集相, 但是从所测得的接触角结果 比较, 这样大小的聚集相 并不影响涂层 的防污 性能。 2 4 涂料的防污性能 图 3 是试验网片的挂海实验照片。
摘要 : 以苯甲酸钠为防污剂 、硅树脂 为基料 , 制得硅树脂海 洋防附着涂 料 。 利用扫描 电镜观察 了硅树 脂附着涂层的微观形貌 , 并测试 了涂层表面的静态水接触 角 。 结果表明 , 涂 层的静态水 接触角在加 入苯甲 酸钠前后未发生太大变 化 , 表明 苯甲酸钠在涂层表面未形成 团聚而影响 涂层的低 表面能特性 。 采 用标准曲 线法 , 通过测定溶液的 电导 率 , 推算出 苯甲 酸钠 的累计 释放 量 , 发现 含苯甲 酸钠 的防附 着涂 层 没有 暴 释 ! 的现象 。 采用 G B /T 5370∀ 1985 防污漆样 板浅海浸泡试验方法 , 将防污网片 浸泡在浅 海中 , 逐月观察 网片上海洋污损生物附 着种类 、 附着量及繁殖程度 , 同时与空 白网片作比 较 。 观察到涂 有防附着涂 层的网 片被附着面积比率与对 照组相比明显降低 , 防污性能相当优 异 ; 而且在涂有 防污涂层 的网片上没 有藤壶等 大型污损生物的附着 。 关键词 : 防附着 , 涂料 , 硅树脂 , 苯甲酸钠 中图分类号 : O 661 65 文献标识码 : A 文章编号 : 1009- 4369 ( 2008) 06- 0339- 05
海洋船舶防污涂料的研究进展
几十年世界各国常用的防污涂料 。 其机理是 ：涂层
中的有机锡高聚物在微碱性海水 中发生水解， 缓慢
硅 类和氟化物类 。 前者显示 出较好的防污性能 。 而 后 者是 目前表面能最低 的材料 。 但单纯的低表面能 防污涂料往往只能使海洋生物附着不牢 ， 需定期清 理。 附着生物一但长大将很难除去 ， 清理过程 中会
二氯 一 一 ２ 辛基 一 一 ４ 异噻唑啉 一 一 ３ 酮等防污剂 ， 环保 控 制 ， 长期 防 污效果 不是 很理想 。
相继开发 了松香 、 沥青 、 乙烯 树脂 、 氯化橡胶 、 高
酸质树脂 、 丙烯酸树脂 、 锌铜丙烯酸树脂 、 硅氧烷 树脂 、 环氧树脂 、 氨树脂等适用于防污涂料的成膜
日本 、 欧美等国家的部分产品应用在有限范围的船 舶防污工程 中。 ３ 低表面能防污涂料 ． ２
节树脂酸价的大小和聚合物电解质的强弱来控制水
解速度， 实现控制防污剂溶出速度的 目的。
第四类 防污涂料是离子交换型防污涂料。 离子
交换技术是控制聚合物溶解速度 的最新技术 ， 可控
性能更强， 为高效 、 低毒防污涂料的开发研究开辟 了广阔前景 。
２ 有机锡 自抛光防污涂料 以有机锡为防污剂 的 自抛光 型防污涂料 是近
传统的毒性防污涂料 ， 利用防污剂这种化学物
质来毒杀海洋生物 ， 不仅有害于 自然环境 ， 其效能 也 不断下降。而低 表面能 防污涂料是利用涂料 表
面的物理作用 ， 使海洋生物难 以在上面附着而达到
长期防污的目的。 低表面能防污涂料主要分为有机
涂料 ， 以防止海洋生物生长 ， 效果 明显 ， 但毒性太
大， 随即被淘汰。 ０ ５ 年代后 ， 人们陆续发明 ｒ氧化 亚铜 、 三丁基锡 、 三苯基锡 、 硅酸盐 、 辣素 、 ， 一 １ ２ 二苯 乙烯糖苷 、 土大黄苷酰 、 一 １ 甲基腺嘌呤、 ， 一 ４ ５ 性越来越强 。 涂料很重要的一个组分是成膜物质 ， 成膜物质 的性 质直接 决定 了防污剂 的效 能。 人们
低表面能有机硅及其改性防污涂料的研究进展
低表面能有机硅及其改性防污涂料的研究进展2014-07-14涂料工业摘要：概述了低表面能防污涂料的发展现状，有机硅低表面能防污涂料的影响因素及其防污机理、低表面能防污涂料的分类、有机硅改性低表面能防污涂料的研究状况。
重点介绍了有机硅低表面能微结构构筑技术，提出了表面微结构构筑正在成为未来防污领域发展的重点，总结了低表面能防污涂料的不足，并展望了其发展趋势。
关键词：低表面能；有机硅；防污涂料；微结构海洋生物污损主要来自藤壶、水螅、贻贝、海鞘、石灰虫等海洋生物的附着生长，这些生物常依附于船体或水下设施上，如：石油钻井平台、跨海大桥、海底输油管道等，对舰船来说附着污损不仅造成船舶的航速下降、能耗增加，且附着生长的海生物对船体会造成一定程度的侵蚀，甚至使其不能正常航海作业，因此海洋污损附着生长造成的经济损失不容忽视。
为了消除或降低污损生物附着生长，采用防污涂料是既高效又便捷的方法。
防污涂料大致经历了由二战后的Hg、As类剧毒类毒料，到20世纪70年代初的三丁基锡（TBT）类与Cu2O的复配防污涂料体系，这些防污涂料在很大程度上对生物附着生长起到抑制作用，但随着使用量的增加也导致海洋环境污染日益加剧。
法国科学家的研究发现，TBT会干扰牡蛎、螺类等的机体正常代谢活动，使贝壳畸形变厚、含肉下降；会导致雌性螺类产生性畸变，从而影响其种群发展；其他海洋生物也会受到TBT的不良影响。
目前TBT类防污涂料已禁用，其他有毒性的防污涂料也将逐步被淘汰。
基于环境保护的理念开发无毒或低毒的防污涂料成为发展的趋势，低表面能有机硅及其改性树脂涂料是不可或缺的一类。
1 低表面能防污涂料的发展现状防污涂料技术主要源自欧美和日本，已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、污损释放型防污涂料），其中后者更符合当今的环保理念，因此也更值得进行深入研究。
目前，低表面能防污涂料已从单一低表面能材料（如：有机硅树脂、硅油、氟碳树脂等）发展到低表面能树脂的改性复合材料（如：有机硅-聚氨酯类、有机硅-环氧树脂类、有机硅-丙烯酸类、有机硅聚醚类，有机硅-聚酰胺类等），低表面能复合材料的开发，拓展了有机硅材料的适用范围，对低表面能防污材料表面微结构构筑成为近年研究的新方向。
低表面能防污涂料的防污特性理论分析
低表面能防污涂料的防污特性理论分析□ 边蕴静 (海洋化工研究院,青岛266071)摘要:从海洋污损物的粘附机理出发,理论上分析了低表面能防污涂料(主要氟碳树脂防污涂料及有机硅弹性防污涂料)防污性能的影响因素,并综述了低表面能防污涂料的设计思路。
关键词:低表面能防污涂料;海洋污损;附着机理;影响因素1 前言防污涂料用于防止海洋生物在船舶外壳的附着、生长,海洋附着物的生长可降低船舶航行速度,增加燃油消耗(最高能达到30%),最终迫使船舶不得不拖出水面,进行机械清洗。
为防止海洋生物在船舶上的附着、生长,在航海史上一直是用有毒物质进行防污的,曾用过铜、砷、镉、铅、汞及锡等化合物。
例如,铜护套于1779年首先应用于英国海军的船舶上。
砷、镉、铅、汞等有毒物质早已被大多数国家禁用,但基于铜及锡的防污材料仍在世界范围内广泛使用,如含有机锡的防污漆,因为有机锡在低浓度下可以达到广谱、高效的防污目的。
但这些物质在水中稳定并且积累,可引起一些生物体畸形,而且还有可能进入食物链。
国际有关组织早就提议禁止使用有机锡作为防污剂。
最近,I MO(国际海事组织)中的一个机构MEPC(海洋环境保护委员会)提出了关于防污漆中使用有机锡衍生物防污剂的最终期限,这个草案颁布于1999年召开的I MO集会21世纪会议上。
它包括:有机锡防污剂的最终使用期限为2003年1月1日;含有机锡的防污漆最终使用期限为2008年1月1日。
有些国家,如日本、法国及美国的有些州已颁布法令,禁止在大多数船只上使用有机锡防污漆。
有鉴于此,亟待研制开发符合环保要求的防污漆新品种〔1〕。
目前,有机锡防污漆的替代产品基本上有两大类:低释放率的含铜防污涂料及无毒污损物易脱落型防污涂料。
后者主要是指基于氟碳树脂及有机硅树脂的低表面能防污涂料。
从保护环境的角度出发,无毒易脱落型防污涂料无疑是非常有发展前景的,因为含铜防污涂料毕竟还是含有毒料。
六十年代就有人用低表面能硫化硅橡胶作为防污涂料,但加有毒料,七十年代的研究就不再加毒料,希望利用其自身的低表面能性质防污,此后,有机硅防污涂料方面的技术屡见于各类书刊。
有机硅低表面能海洋防污涂料
有机硅低表面能海洋防污涂料【摘要】综述了近年来海洋涂料发展情况，分析了各种有机硅改性防污涂料的设计准则及其应用，并介绍了新的合成方法及技术。
【关键词】有机硅；低表面能；防污涂料中图分类号：k928.44 文献标识码：a 文章编号：船舶水线以下的部位长期浸泡在海水中，不但受到海水的腐蚀，其表面也常常被海洋生物附着，使船底表面粗糙度增加，船速下降，燃油消耗量增加。
在船底涂覆防污涂料是最直接有效的方法。
传统的防污涂料是通过防污剂(铜、砷、镉、铅、汞及锡等金属化合物）的渗出达到防污目的。
但这些物质在海水中能稳定存在并逐渐沉积，引起一些生物体畸形，还有可能进入食物链，危害人类健康。
目前正在开发研制的符合环保要求的防污涂料主要采取以下途径：海洋天然生物防污，导电涂料防污，涂层的自抛光防污，降低涂层表面的自由能防污。
其中降低涂层表面自由能的防污涂料（即污损物脱落型防污涂料）主要是指基于氟碳树脂及有机硅树脂的低表面能防污涂料，从环保角度来看，低表面能防污涂料无疑是最具发展前途的防污涂料之一。
1 低表面能防污涂料的防污机理低表面能防污涂料是利用涂料的低表面能和海洋生物不粘性的特点，使海洋污损生物不易在上面附着，即使附着也不牢固，污损生物在水流及船舶摆动及本身重力的作用下由船壳表面脱落，以达到防污目的。
有研究表明，当涂层与海水的接触角大于98°(表面能小于2.5×10-4n/m)时,涂层表面就不易被污损生物黏附。
具有低表面能特性的树脂主要有氟树脂和有机硅树脂，其中的氟树脂由于其价格高，在防污涂料中极少使用，目前的研究重点集中在有机硅树脂上。
2 改性有机硅低表面能防污涂料树脂的合成由于有机硅聚合物中的si-o键的共价键能高达425kj/mol，比一般的有机聚合物中的c-c键的共价键能(345kj/mol)和c-o键能(351 kj/mol)大很多，加之si-o键极性大，因此提高了si原子上连接的烷基对氧化作用的稳定性，增大了有机硅聚合物的化学惰性。
含氟低表面能海洋防污涂料的研究进展
含氟低表面能海洋防污涂料的研究进展高志强;江社明;张启富;李晓刚【摘要】The mechanism of marine antifouling fluorine resin coatings with low surface energy,the factors affecting anti-biofouling,the latest domestic and foreign research progress in low-surface-energy antifouling fluorine resin coatings,and the application of fluorine resin coatings in novel surface texturing technology for anti-biofouling were reviewed.The prospect of future development trend of low-surface-energy marine antifouling coatings was presented.%概述了低表面能海洋防污涂料的防污机理和影响因素,国内外含氟低表面能防污涂料的研究进展,以及含氟涂料在新型表面织构化防污技术中的应用.展望了未来含氟低表面能海洋防污涂料的发展趋势.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P273-279)【关键词】生物污损;含氟树脂;低表面能;仿生学;表面织构【作者】高志强;江社明;张启富;李晓刚【作者单位】中国钢研科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室,北京100081;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083;中国钢研科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室,北京100081;中国钢研科技集团有限公司先进金属材料涂镀国家工程实验室,北京100081;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TQ637.2;TQ637.3为了提高船体表面的防污能力，达到消除或降低海洋生物污损的目的，在船体表面涂装低表面能防污涂料是既高效又便捷的方法[1]。