海洋生物污損及環境友好型船舶防污涂料的研究進展
2020-03-25 08:39:31
hualin
在海(hai)洋(yang)環(huan)境中，海(hai)生(sheng)物(wu)依(yi)附(fu)于船舶表(biao)面和(he)海(hai)洋(yang)水下設施(shi)生(sheng)長，造成海(hai)洋(yang)生(sheng)物(wu)污(wu)(wu)損［１］。筆者結合海(hai)洋(yang)生(sheng)物(wu)污(wu)(wu)損的發(fa)生(sheng)過(guo)程對傳(chuan)統船舶防污(wu)(wu)涂料的使用及(ji)環(huan)境友好型海(hai)洋(yang)防污(wu)(wu)涂料的最新(xin)研究進展進行綜述。
１ 海洋生物污損(sun)過(guo)程
早(zao)在１９５２年(nian)，美國海軍研究所在對(dui)生(sheng)(sheng)(sheng)物污(wu)損系統研究后發現，污(wu)損船舶(bo)表(biao)面(mian)聚集的海洋生(sheng)(sheng)(sheng)物種類(lei)高達(da)２０００ 多種，隨著(zhu)船舶(bo)的繼續航行，生(sheng)(sheng)(sheng)物不斷向船舶(bo)表(biao)面(mian)聚集，最終生(sheng)(sheng)(sheng)物種類(lei)增加至(zhi)４０００多種［２］。生(sheng)(sheng)(sheng)物污(wu)損發生(sheng)(sheng)(sheng)初期，海域環境以及船殼(ke)表(biao)面(mian)差(cha)異導致基膜附著(zhu)物有(you)所區別，繼而影響到后期微生(sheng)(sheng)(sheng)物及海藻孢子(zi)的附著(zhu)［３］。海水溫度(du)(du)、海水鹽度(du)(du)、光(guang)照(zhao)程度(du)(du)、水體(ti)污(wu)染(ran)程度(du)(du)、船殼(ke)結構、船舶(bo)航速都會(hui)影響海洋生(sheng)(sheng)(sheng)物污(wu)損［４］。
人們在對海洋(yang)生物(wu)的(de)污(wu)損(sun)過(guo)程及其影響因素做了(le)大量的(de)研究后發現，海洋(yang)生物(wu)污(wu)損(sun)過(guo)程具(ju)有一定的(de)規律(lv)性(xing)。根據國(guo)內外(wai)的(de)一些研究結果，可將海洋(yang)生物(wu)污(wu)損(sun)過(guo)程分(fen)為四部分(fen)。
（１）基(ji)膜(mo)的(de)形成。受(shou)靜電(dian)力和(he)范德(de)華力的(de)作用，多糖或蛋白質類有機分子及(ji)一(yi)些(xie)無機顆粒(li)在船舶表面大量聚集(ji)(ji)，并(bing)形成一(yi)層(ceng)基(ji)膜(mo)。有研究指出，這些(xie)物質的(de)聚集(ji)(ji)一(yi)開始只是簡單的(de)物理(li)吸附(fu)，隨(sui)著(zhu)環境的(de)變(bian)化不斷，吸附(fu)與脫附(fu)持續(xu)進行(xing)［５］。
（２）微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)膜的(de)形(xing)成。微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)大(da)量(liang)聚(ju)集于基膜表(biao)(biao)面，并(bing)分泌出一(yi)(yi)些具有黏性的(de)物(wu)質來獲取生(sheng)(sheng)存繁殖(zhi)所(suo)需(xu)的(de)食(shi)物(wu)。在(zai)大(da)量(liang)的(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)聚(ju)集并(bing)繁殖(zhi)后，船舶(bo)表(biao)(biao)面形(xing)成了一(yi)(yi)層具有一(yi)(yi)定附著能(neng)力的(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)膜［６］。
（３）海(hai)(hai)藻孢子(zi)(zi)和原生(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)物的(de)附(fu)著。受微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物黏性分(fen)泌(mi)物的(de)吸引，海(hai)(hai)藻孢子(zi)(zi)和一些原生(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)物在微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物膜外大量聚集(ji)。有(you)研究發現，當觸碰到微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物膜時，海(hai)(hai)藻孢子(zi)(zi)的(de)特殊觸角會立(li) 即釋放(fang)出一些糖蛋(dan)白，這些糖蛋(dan)白將海(hai)(hai)藻孢子(zi)(zi)和微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物膜表(biao)面(mian)黏結在一起［７］。
（４）大(da)(da)型污(wu)損(sun)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)。海(hai)藻(zao)孢子和原(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)(wu)(wu)附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)于船舶(bo)表面(mian)，不(bu)斷通過(guo)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)代謝產生(sheng)(sheng)(sheng)海(hai)洋(yang)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)需要(yao)的(de)營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質。藤壺(hu)及(ji)苔蘚(xian)類(lei)大(da)(da)型海(hai)洋(yang)污(wu)損(sun)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)受(shou)到這(zhe)些營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質的(de)吸引， 在海(hai)藻(zao)孢子及(ji)原(yuan)生(sheng)(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)(wu)(wu)層外(wai)大(da)(da)量(liang)聚集，并不(bu)斷分泌出黏(nian)合劑(ji) 類(lei)物(wu)(wu)(wu)(wu)質，粘附(fu)(fu)在船舶(bo)表面(mian)；隨后，其腺體(ti)又分泌出一種(zhong)類(lei)似于固化劑(ji)類(lei)物(wu)(wu)(wu)(wu)質，使大(da)(da)型污(wu)損(sun)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)牢固地粘附(fu)(fu)在船舶(bo)表面(mian)［８］。上述４個過(guo)程的(de)示(shi)意圖見圖１。
圖(tu)１ 海洋生(sheng)物(wu)污損(sun)過程示(shi)意圖(tu)
受海(hai)(hai)(hai)洋(yang)生(sheng)(sheng)物污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)損過(guo)程研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)啟發，人(ren)們嘗試通(tong)過(guo)毒(du)(du)(du)劑(ji)釋(shi) 放型防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)抑制(zhi)生(sheng)(sheng)物污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)損的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)(sheng)。在生(sheng)(sheng)物污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)損發生(sheng)(sheng)初(chu)期， 船(chuan)(chuan)舶(bo)表(biao)面(mian)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層釋(shi)放出(chu)的(de)(de)(de)(de)毒(du)(du)(du)劑(ji)可(ke)以有(you)(you)效地殺滅細菌及海(hai)(hai)(hai)藻孢(bao)子，從(cong)而(er)使大型污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)損生(sheng)(sheng)物無法附著。過(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾十年(nian)里，有(you)(you)機(ji)(ji)錫(xi)(xi)類(lei)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)因具有(you)(you)很好的(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)效果而(er)被廣泛使用(yong)。據統(tong)計(ji)， 在２１世紀(ji)初(chu)期，含(han)三(san)丁基錫(xi)(xi)（Ｔｒｉｂｕｔｙｌｔｉｎ，ＴＢＴ）的(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)拋光(guang)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)率占世界范圍的(de)(de)(de)(de)７０％ 以上［９］。然(ran)(ran)而(er)，有(you)(you)機(ji)(ji)錫(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)也給自(zi)(zi)然(ran)(ran)環境帶來了(le)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)影響，研 究(jiu)結(jie)果表(biao)明(ming)，濃 度２０ｎｇ／Ｌ 的(de)(de)(de)(de) ＴＢＴ 即可(ke)造成海(hai)(hai)(hai)生(sheng)(sheng)物發育的(de)(de)(de)(de)畸形［１０］。因此(ci)，國(guo)(guo)(guo)際海(hai)(hai)(hai)洋(yang)組(zu)織于２００１年(nian)組(zu)織會議并制(zhi)定“２００１年(nian)國(guo)(guo)(guo)際控制(zhi)船(chuan)(chuan)舶(bo)有(you)(you)害防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)公(gong)約(yue)”。公(gong)約(yue)規定成員(yuan)國(guo)(guo)(guo)自(zi)(zi)２００３ 年(nian)１ 月１ 日(ri)起停(ting)止(zhi)新造船(chuan)(chuan)舶(bo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang) ＴＢＴ 防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)，２００８ 年(nian)９ 月１７ 日(ri)起成員(yuan)國(guo)(guo)(guo)港口內(nei)禁(jin)止(zhi)涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang) ＴＢＴ 防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)船(chuan)(chuan)舶(bo)通(tong)行［１１］。為(wei)(wei)實現(xian)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)生(sheng)(sheng)態(tai)的(de)(de)(de)(de)可(ke)持續發展，我(wo)國(guo)(guo)(guo)于２０１１ 年(nian)３ 月７ 日(ri)加入公(gong)約(yue)國(guo)(guo)(guo)行列，禁(jin)止(zhi)使用(yong) ＴＢＴ 防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)。有(you)(you)機(ji)(ji)錫(xi)(xi)類(lei)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)被全面(mian)禁(jin)止(zhi)后，其(qi)他金屬化合物類(lei)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)劑(ji)被開發使用(yong)。據統(tong)計(ji)，現(xian)今８０％的(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)采用(yong)氧化亞(ya)銅作(zuo)為(wei)(wei)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)劑(ji)。盡管(guan)其(qi)對(dui)人(ren)體(ti)的(de)(de)(de)(de)直接傷害目前(qian)尚不(bu)明(ming)朗，但(dan)對(dui)某些魚類(lei)和 鯨類(lei)毒(du)(du)(du)性(xing)日(ri)益顯現(xian)［１２］。鑒(jian)于此(ci)，各(ge)國(guo)(guo)(guo)都(dou)在積極研制(zhi)無毒(du)(du)(du)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)劑(ji)及環境友好型船(chuan)(chuan)舶(bo)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)，并已有(you)(you)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)工作(zuo)見(jian)諸報道。
２ 環境友好(hao)型防污涂(tu)料的設計及最(zui)新研究(jiu)成果(guo)
新型防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)，有些是借助于(yu)防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑的(de)(de)生物(wu)殺(sha)傷(shang)性達到(dao)防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)效果(guo)，還有一部(bu)分是通過(guo)樹脂基料(liao)(liao)(liao)(liao)特(te)殊(shu)結(jie)構抑制海洋生物(wu)的(de)(de)附著(zhu)。人們通過(guo)新型防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑開發和(he)特(te)殊(shu)樹脂基料(liao)(liao)(liao)(liao)合成(cheng)(cheng)兩條(tiao)主線上的(de)(de)突破，已(yi)經在仿生防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)低(di)表面(mian)能防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)研究方(fang)面(mian)取得許(xu)多成(cheng)(cheng)果(guo)。另(ling)外，國內外許(xu)多研究者提出通過(guo)在納米材料(liao)(liao)(liao)(liao)技(ji)術和(he)樹脂基料(liao)(liao)(liao)(liao)特(te)殊(shu)結(jie)構的(de)(de)協同作(zuo)用(yong)制備出理(li)想的(de)(de)防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)［１３］，其(qi)中受到(dao)廣泛關注的(de)(de)納米防(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂(tu)料(liao)(liao)(liao)(liao)成(cheng)(cheng)為該(gai)方(fang)向發展的(de)(de)主流(liu)。
２．１ 仿生防(fang)污涂料
某(mou)些(xie)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)自身產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)次級(ji)代謝產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，包括有(you)機酸、無(wu)機酸、內(nei)酯、萜類(lei)(lei)(lei)、酚類(lei)(lei)(lei)、甾醇類(lei)(lei)(lei)和(he)(he)吲哚類(lei)(lei)(lei)等(deng)天(tian)然化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，被證明具(ju)(ju)有(you) 生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)殺(sha)(sha)傷性(xing)(xing)。近年來，各國在天(tian)然生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)活性(xing)(xing)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)方(fang)面做 了大(da)量研究工(gong)作，并(bing)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)了一些(xie)可作為防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)然提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)產(chan) 物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。從辛辣(la)性(xing)(xing)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)辣(la)椒素、從海生(sheng)(sheng)(sheng)藻類(lei)(lei)(lei)中(zhong)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)溴化(hua)(hua) 酚類(lei)(lei)(lei)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、從無(wu)脊(ji)椎動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)海綿(mian)中(zhong)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)萜類(lei)(lei)(lei)及溴化(hua)(hua)次級(ji)代謝產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)都(dou)被證明具(ju)(ju)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)效(xiao)(xiao)果(guo)［１４］。另外，在總(zong)結大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上(shang)，研究者通(tong)過(guo)(guo)化(hua)(hua)學(xue)合(he)成(cheng)或改性(xing)(xing)得到 含防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)特性(xing)(xing)官能(neng)團的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)，并(bing)將其作為防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)劑(ji)(ji)廣(guang)泛(fan)用于防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)涂料。２１世紀初期，Ｎｉｎｅ等(deng)研發的(de)(de)(de)(de)(de)仿生(sheng)(sheng)(sheng)防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)劑(ji)(ji)被證明對海洋(yang)(yang)污(wu)(wu)損生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)具(ju)(ju)有(you)很好的(de)(de)(de)(de)(de)殺(sha)(sha)傷性(xing)(xing)且對環(huan)境友(you)好，有(you)望代替(ti)曾被廣(guang)泛(fan)使用的(de)(de)(de)(de)(de) ＴＢＴ 防(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)劑(ji)(ji)［１４－１５］。Ｈｅｌｌｉｏ等(deng)研究藻類(lei)(lei)(lei)提(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)取(qu)(qu)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)特殊(shu)分(fen)(fen)子結構，通(tong)過(guo)(guo)分(fen)(fen)子模(mo)擬合(he)成(cheng)出具(ju)(ju)有(you)抑制無(wu)脊(ji)椎動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)附(fu)著功(gong)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)及高(gao)凹(ao)頂藻醇［１６］。實踐證明，這些(xie)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)對海洋(yang)(yang)污(wu)(wu)損生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)具(ju)(ju)有(you)高(gao)效(xiao)(xiao)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)抑制效(xiao)(xiao)果(guo)。
盡管仿(fang)(fang)生(sheng)防污涂料通過(guo)特殊殺菌官能(neng)團(tuan)能(neng)有(you)效抑(yi)制生(sheng)物生(sheng)長，但(dan)其發展還(huan)處于起步階段，存(cun)在(zai)大量的(de)問題還(huan)有(you)待解決。Ｗｏｈｌｇｅｍｕｔｈ等發現，人(ren)工(gong)合成的(de)多種仿(fang)(fang)生(sheng)防污劑，普遍存(cun)在(zai)低(di)轉化(hua)率的(de)缺陷［１７－１８］。受(shou)工(gong)藝條件(jian)的(de)制約，仿(fang)(fang)生(sheng)防污涂料的(de)實際應用(yong)還(huan)存(cun)在(zai)著相當的(de)難度(du)，其規模化(hua)生(sheng)產目(mu)前還(huan)難以實現。
２．２ 低表面能海洋防污涂料
根據(ju)防污(wu)涂料(liao)(liao)發展歷程，防污(wu)樹脂基料(liao)(liao)分(fen)為溶(rong)解型(xing)樹脂基料(liao)(liao)、擴散型(xing)樹脂基料(liao)(liao)、自(zi)拋(pao)光(guang)型(xing)樹脂基料(liao)(liao)及低表面能(neng)樹脂基料(liao)(liao)，其防污(wu)有效期及目前使(shi)用情況見表１。
表１ 防污(wu)涂料樹(shu)脂(zhi)基料性能(neng)及使用(yong)情況
如表(biao)(biao)１所示，由于防(fang)(fang)污有效(xiao)期短以及對(dui)環境(jing)的(de)(de)影響，溶解型樹脂(zhi)基(ji)料和擴散型樹脂(zhi)基(ji)料已經很少(shao)使用。自拋光(guang)型防(fang)(fang)污基(ji)料防(fang)(fang)污期效(xiao)長，通過與防(fang)(fang)污劑的(de)(de)配合使用能夠(gou)達到(dao)很好的(de)(de)效(xiao)果，目前仍(reng)被廣泛應用。低表(biao)(biao)面能樹脂(zhi)基(ji)料因性能優異，自問世以來，一直備受關注。
超(chao)(chao)疏水(shui)(shui)的(de)表(biao)面(mian)在(zai)一定的(de)條件下可(ke)以抑制污損(sun)生(sheng)物(wu)的(de)附著。研(yan)究發現(xian)，，涂料(liao)(liao)(liao)與液體(ti)的(de)接觸角大于(yu)(yu)９８°時，海水(shui)(shui)中的(de)糖(tang)蛋白及多糖(tang)類(lei)物(wu)質(zhi)不(bu)易吸(xi)附在(zai)表(biao)面(mian)［１９］。某些高分子樹脂(zhi)基料(liao)(liao)(liao)具有超(chao)(chao)疏水(shui)(shui)特(te)性，用于(yu)(yu)船舶(bo)防(fang)(fang)(fang)污涂料(liao)(liao)(liao)可(ke)在(zai)船舶(bo)表(biao)面(mian)形成(cheng)一層 超(chao)(chao)疏水(shui)(shui)涂層，使得微生(sheng)物(wu)污損(sun)物(wu)在(zai)其(qi)表(biao)面(mian)不(bu)易吸(xi)附，從而(er)有效(xiao) 防(fang)(fang)(fang)止生(sheng)物(wu)污損(sun)。這(zhe)類(lei)防(fang)(fang)(fang)污涂料(liao)(liao)(liao)因可(ke)以不(bu)添加防(fang)(fang)(fang)污劑就能起到 防(fang)(fang)(fang)污效(xiao)果而(er)倍(bei)受人們青(qing)睞，目前研(yan)究比較熱門的(de)有有機硅(gui)樹脂(zhi)和有機氟樹脂(zhi)［２０］。Ｅｆｉｍｅｎｋｏ 提出聚二甲基硅(gui)氧烷樹脂(zhi)
（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，ＰＤＭＳ）對 藤(teng) 壺 類 附(fu)(fu) 著(zhu) 抑 制(zhi) 率(lv) 可(ke) 達 ６７％ ，且經 過 １８ 個月的(de)(de)(de)海(hai)洋測試(shi)后仍(reng)無藤(teng)壺類海(hai)生物(wu)(wu)附(fu)(fu) 著(zhu)［２１］。Ｕｃａｒ等(deng)合成了(le)(le)基(ji)于(yu)(yu) ＰＤＭＳ－聚(ju)(ju)氨酯共(gong)(gong)聚(ju)(ju)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)體(ti)系，研究發現此類聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)在(zai)成膜過程中，可(ke)微相分(fen)離，形(xing)成具(ju)有(you)納米結構的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)［２２］。相比 ＰＤＭＳ均相聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)，這些(xie)具(ju)有(you)納米結構的(de)(de)(de)涂層(ceng)可(ke)有(you)助于(yu)(yu)微生物(wu)(wu)的(de)(de)(de)脫附(fu)(fu)。另外，有(you)機氟類聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)涂 層(ceng)具(ju)有(you)低(di)表(biao)面(mian)能特性及超(chao)高的(de)(de)(de)化學穩(wen)定性，也被(bei)研究者(zhe)用于(yu)(yu)海(hai)洋防污涂料。Ｐａｒｋ 等(deng)制(zhi)備的(de)(de)(de)氟改性的(de)(de)(de)苯乙(yi)烯(xi)－異(yi)戊二烯(xi)共(gong)(gong)聚(ju)(ju)物(wu)(wu)具(ju)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)防污效果，石莼類孢子難以附(fu)(fu)著(zhu)在(zai)聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)涂層(ceng)上［２３］。Ｊｏｓｈｉ等(deng)通過實驗(yan)證明了(le)(le)側鏈(lian)含有(you)聚(ju)(ju)乙(yi)二醇基(ji)和氟化烷基(ji)的(de)(de)(de)雙親性嵌段(duan)聚(ju)(ju)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)防污效果［２４］。
低表面能防(fang)污(wu)涂料由于其無毒及獨特的(de)防(fang)污(wu)機理越來越受到重視，但此類(lei)涂料普遍存在與底漆黏(nian)合性(xing)(xing)差，重涂性(xing)(xing)能欠佳等(deng)問題，因此目前(qian)國內外正在對這種涂料進行改性(xing)(xing)研究，期望獲得更(geng)好的(de)防(fang)污(wu)效果。
２．３ 納米自拋光防(fang)污涂料
某些(xie)納(na)米(mi)金屬材料具有接觸(chu)性抗菌作用，其(qi)殺菌原理是(shi)抗菌成分(fen)接觸(chu)到微生(sheng)物細(xi)胞后，使細(xi)胞蛋白質(zhi)變(bian)性，無法呼吸、代謝和繁殖，直至死亡。由于在該(gai)過(guo)程中抗菌成分(fen)并未消耗，抗菌能(neng)力繼續保持，因此具有長效抗菌效果［２５］。另外，一些(xie)學者研究納(na)米(mi)材料微結構(gou)的特殊性能(neng)，并將其(qi)用于抑制海(hai)洋(yang)生(sheng)物的附著。
研究表明，銀(yin)(yin)(yin)具有(you)優異的(de)廣(guang)譜抗(kang)菌(jun)特(te)性(xing)，環境(jing)友好，對人體安全、無毒(du)副(fu)作用(yong)(yong)，而納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)由于其表面效應(ying)(ying)，抗(kang)菌(jun)能力是(shi)微米(mi)(mi)級(ji)銀(yin)(yin)(yin)粒子的(de)２００倍以上［２６］。因(yin)此(ci)，納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)的(de)廣(guang)譜抗(kang)菌(jun)特(te)性(xing)可(ke)應(ying)(ying)用(yong)(yong)于海(hai)(hai)洋防(fang)污涂(tu)料研究領(ling)域(yu)。作者(zhe)所在(zai)課題組自２００３ 年以來在(zai)納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)溶膠制備和應(ying)(ying)用(yong)(yong)領(ling)域(yu)開展了(le)較為系統的(de)研究，鄒競院士首先提出(chu)納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)溶膠可(ke)制成防(fang)污劑應(ying)(ying)用(yong)(yong)于海(hai)(hai)洋防(fang)污涂(tu)料，并開發出(chu)不同(tong)體系的(de)納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)溶膠［２７－２８］，將其與(yu)自拋光型樹脂基料等成分混合制備海(hai)(hai)洋防(fang)污涂(tu)料，用(yong)(yong)于實驗室的(de)抑菌(jun)、抑藻實驗及(ji)實海(hai)(hai)掛片觀察。研究結果(guo)(guo)顯示，加入了(le)納(na)米(mi)(mi)銀(yin)(yin)(yin)溶膠的(de)防(fang)污涂(tu)料對海(hai)(hai)洋污損(sun)生物(wu)附著具有(you)很好的(de)抑制效果(guo)(guo)。
同時(shi)，國外(wai)(wai)一些(xie)機構(gou)也(ye)針對(dui)基于(yu)納米(mi)技(ji)術(shu)的(de)(de)海洋(yang)防(fang)污做了(le)相關研(yan)究。例(li)如，歐(ou)盟(meng)于(yu)２００５ 年率先開(kai)展了(le)“控制生物污損的(de)(de)高(gao)級(ji)納米(mi)結(jie)構(gou)表面（簡稱 ＡＭＢＩＯ）”的(de)(de)研(yan)究項(xiang)目(mu)，該項(xiang)目(mu)投(tou)資１７９０萬歐(ou)元，有１４個國家(jia)，３１個單(dan)位參(can)與。項(xiang)目(mu)的(de)(de)最終(zhong)目(mu)標就是利用(yong)納米(mi)技(ji)術(shu)，開(kai)發(fa)出新型無毒防(fang)污涂(tu)料(liao)，使(shi)歐(ou)盟(meng)涂(tu)料(liao)生產企業保持其(qi)在全球涂(tu)料(liao)市場上的(de)(de)領先地(di)位及７０％ 市場份額［２９］。另外(wai)(wai)，北(bei)京化工大學、比利時(shi)的(de)(de) Ｎａｎｏｃｙｌ公司等(deng)也(ye)對(dui)核殼結(jie)構(gou)納米(mi)金屬材料(liao)在海洋(yang)防(fang)污領域的(de)(de)應(ying)用(yong)展開(kai)了(le)一系列研(yan)究，并取得了(le)相應(ying)的(de)(de)進展［３０－３１］。
３ 展 望(wang)
船舶防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)正朝(chao)著(zhu)高性能(neng)(neng)(neng)、環(huan)保(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向發(fa)(fa)展(zhan)，環(huan)境友(you)好(hao) 型(xing)(xing)船舶防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)成(cheng)(cheng)為今后發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)點。環(huan)境友(you)好(hao)型(xing)(xing)船舶防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu) 涂料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)主要沿著(zhu)以(yi)(yi)下(xia)幾(ji)個方(fang)面(mian)進行，第(di)一，開(kai)發(fa)(fa)新(xin)型(xing)(xing)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu) 劑(ji)(ji)，制(zhi)備防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)釋(shi)放(fang)型(xing)(xing)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)。在(zai)(zai)開(kai)發(fa)(fa)新(xin)型(xing)(xing)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)方(fang)面(mian)，仿(fang)(fang) 生防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)已(yi)經使防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)邁出了(le)巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一步。近幾(ji)年，仿(fang)(fang)生防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)在(zai)(zai)分子合成(cheng)(cheng)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動下(xia)取(qu)得了(le)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 進步。在(zai)(zai)不(bu)久的(de)(de)(de)(de)(de)(de)將(jiang)來，仿(fang)(fang)生防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)有(you)(you)望取(qu)得廣泛應(ying)用(yong)(yong)。第(di)二， 通(tong)(tong)過研究開(kai)發(fa)(fa)新(xin)型(xing)(xing)樹(shu)(shu)脂(zhi)基料(liao)達到(dao)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)效(xiao)果(guo)(guo)。低(di)(di)表面(mian)能(neng)(neng)(neng)樹(shu)(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 發(fa)(fa)展(zhan)還(huan)為人們研究防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)提(ti)供(gong)了(le)另一個新(xin)思路(lu)。在(zai)(zai)過去的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 十幾(ji)年中，低(di)(di)表面(mian)能(neng)(neng)(neng)樹(shu)(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究工作主要集中在(zai)(zai)有(you)(you)機(ji)硅樹(shu)(shu)脂(zhi)及 有(you)(you)機(ji)氟樹(shu)(shu)脂(zhi)上。雖然目前(qian)低(di)(di)表面(mian)能(neng)(neng)(neng)樹(shu)(shu)脂(zhi)應(ying)用(yong)(yong)性能(neng)(neng)(neng)不(bu)是太理想， 但是通(tong)(tong)過對其(qi)改性，在(zai)(zai)不(bu)遠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)未(wei)來有(you)(you)望達到(dao)預期的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)(guo)。第(di) 三(san)，通(tong)(tong)過納(na)米(mi)技(ji)術(shu)與自拋光型(xing)(xing)樹(shu)(shu)脂(zhi)基料(liao)以(yi)(yi)及未(wei)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)型(xing)(xing)樹(shu)(shu)脂(zhi)基 料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)協同作用(yong)(yong)也可(ke)制(zhi)備環(huan)境友(you)好(hao)型(xing)(xing)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)。納(na)米(mi)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi) 備技(ji)術(shu)使防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)劑(ji)(ji)能(neng)(neng)(neng)夠(gou)發(fa)(fa)揮更好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)性能(neng)(neng)(neng)，并(bing)且不(bu)對環(huan)境造成(cheng)(cheng) 負面(mian)影響。利(li)用(yong)(yong)納(na)米(mi)微結構(gou)對海損生物所(suo)具(ju)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特殊抑制(zhi)效(xiao) 果(guo)(guo)，納(na)米(mi)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)可(ke)以(yi)(yi)達到(dao)理想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物抑制(zhi)效(xiao)果(guo)(guo)。未(wei)來，在(zai)(zai)納(na) 米(mi)材料(liao)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動下(xia)，納(na)米(mi)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)污(wu)(wu)(wu)涂料(liao)具(ju)有(you)(you)廣闊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)前(qian)景。