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防污涂层研究及应用新进展

材料导报 2022年第23期36卷 195-202页

作者：王池嘉刘书佩王子华罗红欣东北石油大学化学与化工学院黑龙江大庆163000 天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300350

防污涂层具有重要的应用价值,对人们的生产、生活产生了重要影响。传统的防污涂层多以灭藻剂或者有机锡等有毒物质为填料直接添加到涂层中,通过涂层中有毒物质的释放达到防污的目的,但同时对海洋水体造成严重污染。随着国内外对生态环... 详细信息

防污涂层具有重要的应用价值,对人们的生产、生活产生了重要影响。传统的防污涂层多以灭藻剂或者有机锡等有毒物质为填料直接添加到涂层中,通过涂层中有毒物质的释放达到防污的目的,但同时对海洋水体造成严重污染。随着国内外对生态环境的日益重视与关注,涂层在防污的同时应该考虑到对水体生态的保护。近年来,科研人员致力于新型环保、长效防污涂层的开发。有些高性能环保防污涂层已经被实际应用,但整个行业尚处于起步阶段,高性能环保仍是防污涂层发展的重要方向。本文综述了防污涂层的核心材料及技术应用研究新进展。一方面,重点介绍了几种可降解环保防污涂层(包括聚氨酯可降解防污涂层、聚己内酯可降解防污涂层以及聚丙烯酸酯可降解防污涂层)的优缺点、发展状况及应用前景;另一方面,介绍了几种先进的环境友好型非降解防污涂层,包括自抛光防污涂层、超疏水防污涂层、超亲水防污涂层、亲疏水转换防污涂层、导电聚合物防污涂层以及仿生防污涂层,并对其适用条件、防污机理、性能及研究进展进行了详细阐述。同时归纳总结了多种防污涂层的制备方法、涂层特点及关键技术难点,分析了环保防污涂层面临的问题并展望其前景。

关键词：防污涂层可降解涂层仿生防污超亲水超疏水

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仿贻贝蛋白聚合物在防污涂层中的应用进展

高分子材料科学与工程 2023年第4期39卷 182-190页

作者：熊文娟戴思雯万晓波穆有炳江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室湖北武汉430056

贻贝蛋白对不同基材表面都具备优异的黏附能力。研究表明,将贻贝蛋白的功能元-邻苯二酚基团引入到合成高分子中(仿贻贝蛋白聚合物)可有效模拟贻贝蛋白的功能特性。利用这种功能特性,通过在仿贻贝蛋白聚合物中引入防污组分可实现对不同... 详细信息

贻贝蛋白对不同基材表面都具备优异的黏附能力。研究表明,将贻贝蛋白的功能元-邻苯二酚基团引入到合成高分子中(仿贻贝蛋白聚合物)可有效模拟贻贝蛋白的功能特性。利用这种功能特性,通过在仿贻贝蛋白聚合物中引入防污组分可实现对不同基材的普适性强力黏附,是当前防污涂层领域中的研究热点之一。文中以仿贻贝蛋白聚合物的主链骨架的类型为主线,综述了近年来国内外仿贻贝蛋白聚合物在防污涂层中的应用进展,以期为研究人员探索新型的功能化贻贝仿生材料提供有益的借鉴和参考。

关键词：贻贝蛋白邻苯二酚防污涂层主链结构

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海洋防污涂层的抗污机制及制备策略研究进展

表面技术 2023年第11期52卷 171-181,215页

作者：闻小虎潘景龙高多龙龙武曹祥康董泽华蔡光义中国石油化工股份有限公司西北油田分公司防腐蚀研究所乌鲁木齐830011 中国石油化工集团公司碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室乌鲁木齐830011 华中科技大学化学与化工学院武汉430074 海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430034

首先简要陈述了海洋生物/微生物在金属基底表面的生物粘附和代谢物-腐蚀过程,包括条件膜吸附、生物膜形成、藻类和幼虫附着、大型生物寄居4个阶段。其次介绍了海洋防污涂层的2种抗污机制,分别是利用物理法抑制生物污损在材料表面附着和... 详细信息

首先简要陈述了海洋生物/微生物在金属基底表面的生物粘附和代谢物-腐蚀过程,包括条件膜吸附、生物膜形成、藻类和幼虫附着、大型生物寄居4个阶段。其次介绍了海洋防污涂层的2种抗污机制,分别是利用物理法抑制生物污损在材料表面附着和利用化学法释放防污剂或是产生活性氧杀灭微生物,并对比和分析了2种抗污机制的差异及其局限性。进一步将海洋防污涂层的构筑策略分为协同抗污和仿生抗污这两大类,其中协同抗污策略包括利用复配防污剂来提升抗菌广谱性,降低耐药性,或是引入电、热、磁等外场干预来协同强化涂层抗污效果。仿生抗污策略则是师法自然,在材料表面构筑微纳米结构,赋予涂层超浸润、超润滑、动态自抛光等仿生学特性,从而实现涂层的高效抗污。此外,还可以在涂层中引入天然防污剂或合成其衍生物,以降低防污剂对生态环境的毒害作用。最后展望了涂层防污机制的研究方向,并提出了新一代防污涂层的设计思路。

关键词：生物污损防污涂层外场干预仿生灭菌

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海洋防生物污损水凝胶研究进展

应用化工 2024年第4期53卷 906-910页

作者：闫松涛北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

综述了国内外对环保型海洋防生物污损涂料水凝胶在海洋防生物污损的应用研究,从水凝胶结构、组成以及自愈合性角度简述了双网络水凝胶、两性离子水凝胶、两亲性水凝胶、自愈合水凝胶的的制备以及国内外对其防污损的应用研究,展望了其未... 详细信息

综述了国内外对环保型海洋防生物污损涂料水凝胶在海洋防生物污损的应用研究,从水凝胶结构、组成以及自愈合性角度简述了双网络水凝胶、两性离子水凝胶、两亲性水凝胶、自愈合水凝胶的的制备以及国内外对其防污损的应用研究,展望了其未来研究方向。

关键词：海洋生物污损防污涂层水凝胶共聚物

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海洋防污涂层技术研究进展和应用现状

涂料工业 2023年第9期53卷 42-52页

作者：王晶晶王璐谢志鹏中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室福建厦门361100

防污涂层是应对海生物污损难题最为有效的技术手段。文章首先对近年来接触型、降解型、污损释放型防污涂层材料的研发及应用现状进行了梳理,重点对比自抛光型及污损释放型两类防污涂料的优缺点——前者性能优异但面临环境污染风险,后者... 详细信息

防污涂层是应对海生物污损难题最为有效的技术手段。文章首先对近年来接触型、降解型、污损释放型防污涂层材料的研发及应用现状进行了梳理,重点对比自抛光型及污损释放型两类防污涂料的优缺点——前者性能优异但面临环境污染风险,后者不含有毒物质但性能有待提升。随后从前沿科学角度对防污涂层的发展方向进行简要展望;借助智能响应、仿生等技术手段赋予涂层材料自适应响应及智能可控性,有望满足未来海洋船舶及装备的高性能防护要求。

关键词：海洋防污自抛光防污涂层污损释放防污涂层智能响应涂层

基于丙烯酸硅烷酯长效自抛光防污涂层性能的测试方法

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涂料工业 2023年第7期53卷 73-77,82页

作者：于雪艳陈正涛康思波张华庆王效军刘术辉丛巍巍张凯桂泰江海洋涂料国家重点实验室海洋化工研究院有限公司山东青岛266071

借助动态海水模拟装置模拟船舶航行的服役状况,通过定期测试丙烯酸硅酯防污涂层防污性能参数(厚度、表面粗糙度、表面形貌、抛光速率)随时间的变化规律,研究涂层表面物理特性的动态变化,并对丙烯酸硅酯防污涂层进行了耐淡水浸泡、室外... 详细信息

借助动态海水模拟装置模拟船舶航行的服役状况,通过定期测试丙烯酸硅酯防污涂层防污性能参数(厚度、表面粗糙度、表面形貌、抛光速率)随时间的变化规律,研究涂层表面物理特性的动态变化,并对丙烯酸硅酯防污涂层进行了耐淡水浸泡、室外曝晒以及实海挂板防污性能测试。结果表明:该防污涂层具有优异的耐室外曝晒和耐淡水浸泡性能,北海挂板防污期效达到60个月,可满足水下设施对长效防污涂层的防污需求。动态模拟实验技术与防污涂层实海挂板相结合可实现涂层防污性能的低成本、快速评价。该方法不仅可以用于评估防污涂料的防污性能,而且还可用于涂料配方的筛选和改进,加快海洋防污涂料的研发步伐。

关键词：丙烯酸硅烷酯防污涂层动态性能抛光速率室外曝晒淡水浸泡

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水凝胶海洋防污涂层材料研究进展

涂料工业 2023年第9期53卷 85-90页

作者：孙宏刚曹皓杨建军张静元杨琳娜陈万军胡文霞刘秀如陈永福西南技术工程研究所重庆400039 重庆市环境腐蚀与防护工程技术研究中心重庆400039 驻重庆地区第六军事代表室重庆400010

水凝胶是一种理想的防污材料,因此水凝胶防污涂层材料的设计和应用受到了广泛关注。文章旨在总结水凝胶涂层在海洋防污领域的应用和研究。介绍了海洋污损生物的危害,阐述了水凝胶的防污机制,重点论述了纯水凝胶涂层材料、水凝胶-有机树... 详细信息

水凝胶是一种理想的防污材料,因此水凝胶防污涂层材料的设计和应用受到了广泛关注。文章旨在总结水凝胶涂层在海洋防污领域的应用和研究。介绍了海洋污损生物的危害,阐述了水凝胶的防污机制,重点论述了纯水凝胶涂层材料、水凝胶-有机树脂涂层材料的国内外研究进展。对纯水凝胶涂层材料来说,其设计的重点集中于力学性能的提高、附着力的增强和防污性能的提升;水凝胶-有机树脂涂层设计研究应注重水凝胶与树脂之间相容性和水凝胶添加量的探索。最后指出水凝胶防污涂层材料存在的问题和发展方向。

关键词：海洋防污水凝胶防污涂层聚合物网络

单链环化/打结有机硅聚合物防污涂层的制备及性能研究

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涂料工业 2023年第9期53卷 2-10页

作者：孙佳文刘兴达段继周翟晓凡侯保荣中国科学院海洋研究所山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266100 崂山实验室海洋腐蚀与防护开放工作室山东青岛266237

有机硅低表面能防污涂料不含杀生剂,绿色环保,但存在静态防污能力较差的问题。本研究采用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合的方法,通过动力学控制将多烯基硅氧烷单体进行均聚,合成了不同相对分子质量的单链环化/打结有机硅聚合物,随后通过... 详细信息

有机硅低表面能防污涂料不含杀生剂,绿色环保,但存在静态防污能力较差的问题。本研究采用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合的方法,通过动力学控制将多烯基硅氧烷单体进行均聚,合成了不同相对分子质量的单链环化/打结有机硅聚合物,随后通过紫外光固化进一步制备了防污涂层。研究表明,防污涂层的可见光透过率大于95%;涂层疏水且表面能较低(21~25 mJ/m^(2));通过原子力显微镜(AFM)测试发现,使用相对分子质量较高的聚合物所制备的防污涂层SCKP-3表面形成了大量均匀的球型纳米颗粒;实验室条件下防污实验表明,涂层表面的微观纳米结构可有效抑制假单胞菌、希瓦氏菌和硅藻的附着。本研究为开发新型有机硅低表面能防污涂料提供了新的思路。

关键词：生物污损防污涂层有机硅 RAFT聚合单链环化/打结

基于CFD的海洋污底和防污涂层壁面阻力特性影响分析

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2022年第4期36卷 13-20页

作者：漆超吕续舰南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

针对普遍存在于船舶运行过程中海洋污底附着导致阻力增加的问题及防污涂层自身的阻力效应,基于计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)建立了NACA-4424翼型和SUBOFF潜艇两种典型模型的阻力计算模型,通过模型对海洋污底的... 详细信息

针对普遍存在于船舶运行过程中海洋污底附着导致阻力增加的问题及防污涂层自身的阻力效应,基于计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)建立了NACA-4424翼型和SUBOFF潜艇两种典型模型的阻力计算模型,通过模型对海洋污底的增阻效果和防污涂层本身的阻力效应进行评估,实现不同尺度和不同程度粗糙工况下壁面阻力变化的定量分析.研究表明:计算结果与实验结果基本吻合,验证了模拟方法的可靠性;污底的存在使翼型阻力大幅增加,升阻比降低高达80%;防污涂层虽有降低污底影响的作用,但其本身具有的粗糙度影响也是不可忽略的.

关键词：阻力污底防污涂层计算流体力学