船舶涂料与涂装技术作业.doc

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1、船舶涂料与涂装技术作业——辣椒素低表面能船舶防污涂料完成人：班级：姓名：大连海事大学完成时间：2015.6.29设计思路1.通常的海洋防污技术是以毒料释放型防污为主要途径，通过涂料中可释放的铜、锡、汞、铅等防污剂，在材料周围形成对海洋植物孢子以及海洋动物幼虫有毒杀作用的毒料浓度层，从而达到防污效果。此类防污涂料在使用过程中，部分毒剂会造成海水水体污染，对海洋生态平衡以及人类健康具有潜在的危害。2.在百度上搜“船舶防污涂料”的时候，我们看到了这样的话“人们期待使用环境友好型防剂，特别是虽不具杀灭生物活性的物质，但有高度的麻醉性、趋避性以及阻碍附着性能的防污助剂”，据此

2、我们作了以下几个考虑：高度麻醉性——医用麻醉剂，麻油，辣椒；阻碍附着性能——涂料表面光滑，荷叶疏水性；经过小组讨论加上查阅文献资料，我们确定了做辣椒素（防污剂）加低表面能成膜物。（注：详细思考讨论过程在总结中有体现）3.对于配方，我们按照一份简单的防污涂料的配方，经模仿查阅资料得出我们的配方，但是由于没有条件做实验，没有做出精确的配比。设计的基础与依据1.主防污剂：辣椒素(又名辣椒碱类化合物，俗名辣索)是辣椒中引起辛辣味的物质，含量仅万分之一时，味觉就可感觉到明显的辣味。它是一类含酚羟基的生物碱，其分子式辣椒素最早是由D．J．Bennet等人用色谱、核磁共振等仪器详

3、细分析其组成后发现的，之后日本的Fukaya等以乙醇为夹带剂，采用超临界技术从辣椒中直接分离得到80％左右的辣椒素。辣椒素热稳定性高，通常条件下纯品为白色(或淡黄色、微红色)针状微晶体，熔点范围为57-66℃，沸点范围为210～220℃，无毒性，但刺激性很强。易溶于甲醇、乙醇、丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、乙酸乙酯及碱性水溶液中，难溶于冷水。辣椒素作防污剂，可以是均匀分散的辣椒素、含油树脂辣椒素液态溶液，也可以是结晶的辣素。它作为一种稳定的生物碱，不受温度的影响，并具有抗菌、趋避海洋附着生物的功能，而且不破环自然生态，不污染环境。2.成膜物：目前应用最多的低表面能材料主

4、要以有机氟系列化合物物和有机硅系列化。（《涂料化学》课程）（1）有机硅低表面能防污涂料：有机硅是指有机聚硅氧烷，根据其摩尔质量和结构不同，可分为硅油、硅树脂和硅橡胶等。以硅橡胶为基料的地表面能防污涂料，有机硅树脂一般由有机硅单体水解缩聚而得，兼有无机和无机材料的优点，是非常好的低表面能材料。硅树脂涂料有不少缺点：成膜性能较差，包括固化温度高、时间长，大面积施工不方便，且涂膜对底层附着力差。用氟化改性主要是增加有机硅树脂的耐溶剂性，斥油性（抗黏性）和降低表面能。（1）有机氟低表面能防污涂料：聚四氟乙烯具有很低的表面能，从理论上将上应具有优异的防污性。但许多专家对有有机

5、氟树脂的防污性进行了专门的研究，得出了基本理论如下：a)涂料为热熔成膜，涂膜的致密性较差，海洋微生物深入涂膜内部，牢固粘附在涂膜的微孔内。b)树脂中特别是涂膜表面绝大部分是CF2基团，与CF3基团相比，其耐沾污性明显较差。c)海洋微生物接触涂膜表面时，诱导表层聚合物分子发生重排，是涂膜表面能提高。（3）人们在研究过程中发现，引起表面能防污涂料防污性能不好的一个很大的原因是：涂料中大量的不惧有地表面能性质成分的存在。为了降低这些成分在树脂中的比例，将有机硅、有机氟配用，值得一种新型的低表面能防污涂料以氟代聚硅氧烷为基料的防污涂料。a）基本原理：以硅氧链为主链，在侧链中

6、引入一定浓度的CF3基团。该基团由于其极大地表面活性将严格取向于表面，整个大分子既保持了线型聚硅氧烷的高弹性及高流动性，又吸收了CF3基团的超低表面能特性。b）该类涂料在一定程度上比有机硅地表面能防污涂料性能有所提高，特别是机械强度，同时对细菌型和藻类海生物的黏附有所减少，但不能完全消除，该类涂料还需要定期进行水下清洗。3.填料：SiO2和TiO2（1）纳米SiO2由于具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性等，无机填料的粒径越细，填料的作用就越突出。无机填料可以改善涂料成膜性能，使原封闭较严的有机树脂膜由颜填料微粒阻隔成微孔网状结构，从而使防污剂的毒性物质渗出较多

7、较快，以迅速达到防止污损生物生长的目的。（2）纳米级TiO2与传统的TiO2相比有许多优良特性。纳米TiO2的粒径为普通钛白粉的1／l0。纳米TiO2受光照射，且只需微弱的紫外光照射，就可以产生活性很高的过氧负离子、过氧化氢自由基和氢氧自由基。他们具有很强的氧化、分解能力，可破坏有机物中的C-H、N—H、DH、C-O等键，具有抗菌和净化作用。而且，仅起到催化作用，自身不消耗，理论上可以永久使用，对环境无二次污染。另一方面，纳米TiO2不仅能够杀灭微生物，而且也能够分解微生物赖以繁衍生存的有机营养物，达到更好的抗菌杀菌目的。（3）以上两种纳米级填料改善成膜性能，并