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环保无毒防污涂料的研究现状及进展

2015.4.10

  防污涂料是指为了防止海生物附着在船舶、海洋设施、管道等表面而使其受到污损,进而加速腐蚀,影响其使用寿命及效率而涂覆的一种保护涂层。防污涂料能保持受防护物体的浸水部分光滑、无污染物附着,主要用水、淡水中的船舶、海洋设施、管道等防污工程中。

   在海中航行的船舶底部被海生物附着后,会增大船舶的航行阻力,降低航行速度,增加燃料耗用量,增大机械设备零件的磨损程度。海生物的附着还会破坏起保护作用的漆膜,加速船体仿版的腐蚀,这不仅增加了船舶的维修保养成本,而且降低了船舶的在航率。涂覆防污涂料是防止海生物附着的最经济而有效的措施。

   两千多年以前,人们便利用薄铅板包覆在木壳船的船壳壳上保护船底;公元前5世纪,人们把砷、硫磺等油的混合物涂覆在船底用来防止海蛆的附着;17世纪,人们开始使用铜板来作为木船的防污材料;18世纪英国海军已经开始广泛使用酮来解决海生物对木船的污损问题[1];19世纪,随着钢铁船体的出现,铜对钢铁船壳的加速腐蚀作用,最终废止了包覆铜板的防污技术。但由此人们认识了铜离子对海生物的灭杀作用,从而开始了以铜离子为毒料制造船底防污涂料的历史[2]。

   1906年,美国Navfolk海军造船厂成功地生产了一种以热塑性树脂为成膜物的防污涂料。1926年,美国海军成功地将松香用于船舶防污涂料中,同时以铜和泵的氧化物为毒料,使船舶防污涂料的防污期限从9个月增加到18个月。有机锡作为毒料应用于船舶防污涂料中始于20世纪50年代中期[3]。人们发现三丁基锡(TBT)具有广谱高毒性,含有TBT毒料的船舶防污涂料被成功开发并很快商品化[4]。20世纪70年代,开发了一种长效的有机锡自抛光船舶防污涂料(TBT-SPC)[5],主要是以水解性甲基丙烯酸三丁基锡共聚物为成膜物,氧化亚铜为毒料,并加入氧化锌等颜填料制备而成[6-9]。

   目前,亚洲是地球上有机锡污染最为严重的地区之一,其中日本和我国台湾某些港口中的牡蛎已经发现百分之百雌化的现象[10-15]。据调查,有机锡化合物是迄今为止人为引入海洋环境中毒性最大的物质,在我国内陆多处水域也发现了TBT污染[16]。为防止含有机锡毒料的防污涂料对环境的污染,从20世纪80年代后期开始,美、英、法、日及欧洲一些国家等先后实行了对有机锡类防止涂料涂装的限制措施[17-19]:1985年,英国制定了防污涂料管理条例;1988年,美国国会通过了控制使用有机锡防污涂料的法案;1989年,日本禁止在防污涂料中使用三苯基氯化锡;1995年中国发表了21世纪海洋发展宣言,明确提出了发展无公害的海洋防腐和防污技术的必要性和紧迫性。国际海事组织IMO(International Marine Organization)于2000年10月作出了规定:含有机锡防污涂料的最终使用期限为2003年1月1日,涂有该类涂料的船舶运行的最终期限为2008年1月1日。即2008年之后,不再允许任何涂有含有机锡涂料的船舶在海上运行[20-21]。由此拉开了研发无毒防污涂料的序幕。

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