【硕士论文】船舶纳米防污涂料的研究与应用

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1、船舶纳米防污涂料的研究与应用Theresearchandapplicationofnanoantifoulingpaintoftheship摘要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。为解决海洋污损问题，人们采取了很多方法，其中涂刷船舶防污涂料因经济性、有效性、易操作性，得到了最广泛的应用。但是传统的防

2、污涂料主要依靠有毒防污剂的释放来达到防污目的，虽然防污效果不断提高，特别是有机锡自抛光防污涂料有着良好的防污性能和防污时效，但是有机锡化合物对海洋生态系统造成了很大的影响，2008年之后被完全禁止使用，所以研制低毒、无毒的新型船舶防污涂料成为人们研究的主要方向。20世纪末以来，随着对纳米材料研究的不断深入，纳米材料由于其特殊的效应被引入很多新的领域。研究表明，在防污涂料中加入纳米材料，可有效提高涂层的综合性能，同时由于纳米材料本身的抗菌性或尺度效应，在一定程度上可以抑制污损生物的附着，为研制新型的低毒、无毒船舶防污涂料提供了一个新的方向。目前纳米船舶防污涂料的研究还处于实验室阶

3、段，在研究中主要以实验室测试为主，考虑到海洋环境的复杂性，模拟环境中得到的试验结果与实际可能有一定出入。所以本课题组为了使研究更贴近产业化需要，得到更真实的防污效果，采用实验室测试和实海测试并重的方法，选用在工业生产中更适用的电爆炸法制备了纳米Ag、Cu、Ni粉体，并用有机硅改性丙烯酸树脂作为成膜，制备了相应的自抛光纳米船舶防污涂料。在实验室中通过对纳米粉体和防污涂料进行常规性能测试，使用SEM、XRD、杀菌试验，探究了纳米粉体和涂层的性能；在实海环境中通过挂板试验、船舶使用情况得到涂层的实际防污效果。研究表明：VI(1)电爆炸法制备出的纳米Ag、Cu、Ni粉，用SEM和XRD

4、测试表明，样品总体上粒径较小，分布较窄，形貌规则，氧化产物较少，且操作简单，适合大量生产，能满足工业使用要求。(2)制备的涂料和涂层的常规性能能满足防污涂料的一般要求，添加纳米粒子对防污涂料的机械性能没有明显的提高；通过接触角和SEM测试，表明加入的纳米粒子很好地被基料树脂包裹住，在涂层表明形成了纳微阶层结构，出现了凹槽、突起等，增大了涂层表明的粗糙度，使液滴在涂层表面的接触角变大，润湿性降低，有助于提高涂层的防污效果。(3)在实验室杀菌试验中，针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，加入了纳米涂层的培养液与未加纳米涂层的培养液相比比较清澈，吸光值(OD值)也较低，说明培养液中细菌浓度较

5、低，纳米涂层都两种细菌的生长都起到了抑制作用，其中纳米涂层对金黄色葡萄球菌的抑制作用更加明显。(4)在海南海域进行的实海挂板试验中，未添加纳米粒子的防污涂层在海水中浸泡60d后涂层表面已经基本被藻类附着，并有牡蛎、贝类等生长繁殖；而纳米防污涂层的表面除少量淤泥外没有明显的污水生物附着，说明纳米防污涂层在海南海域中具有较好的防污性能。(5)在实船试验中，选择了纳米Ag自抛光防污涂料作为试验样品，经过约12个月使用时间，对船舶进行观察表明，船舶外表面整体没有大型污损生物附着，基本保持了光滑平整，在水位线、扇叶等受到海水冲刷较严重的地方，防污涂料消耗较快，局部区域有牡蛎或者贝类幼体附

6、着。总体而言纳米Ag自抛光防污涂料在实际应用中显现出较好的防污效果。关键词：纳米涂料、电爆炸法、杀菌试验、实海试验VIAbstractHumaneconomicactivityisincreasinglycloserelationshiptothesea,thedevelopmentandutilizationofmarineresourcescannotleavetheseashipping,andnowoneofthemainfactorsrestrictingtheseashippingistheMarinefoulingproblem.Whentheshipsailin

7、gonthesea,thepartofthesurfacebelowthewaterisoftenattachedbyMarinefoulingorganisms,greatlyincreasetheweightoftheship,increasestherunningresistance,significantlyincreasedthefuelusage.Atthesametime,thefoulingorganismssecreteorganicacidscouldaccelerate