摘  要

海底储运管道、海洋运输船舶以及钻井平台等油气储运设施的浸水部位通常会受到海洋污损生物的附着，现有的海洋防污方法众多，其中涂刷海洋防污涂料因为防污效果和经济性好，被广泛应用。目前市场上的防污涂料品种繁多，防污性能各异，论文选取市场上广泛使用的7种海洋防污涂料，测试其防污性能，对于海洋防污涂料的选用提供一些指导。

本论文介绍了海洋防污的基本内容。通过设计实验室浸泡实验和浅海挂板实验，对选用的7种典型海洋防污涂料的防污性能进行了测试。从实验的数据分析得出：所有的防污涂料都具有一定的防污性能，其中A1、A2、A3、A4防污性能优于其他防污涂料。

论文在实验数据分析的结果之上，从防污涂料的防污机理着手，简要分析了防污涂料防污性能出现差距的原因。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景及目的

海洋存在十分丰富的资源：石油、天然气、海鲜等。人类为了获得这些资源，在海洋之中开采并且对此进行运输。但是在这种情况下，用于开采的海洋钻井平台以及海洋之中的运输管道以及用于运输货品的船舶，会因为海洋之中各种各样的生物附着，产生严重影响。海洋钻井平台的浸入水下的部分会因为海洋生物的附着，加速其浸入海水部分的腐蚀。管道的外部也会因为海洋生物的附着，加速管道的腐蚀，内部会因为海洋生物的附着，使得内部管径减小、粗糙度增加，导致管道液体流量减小，严重时甚至会堵塞管道。所以，这些海洋生物的附着对于管道，海洋钻井平台以及运输船舶造成了严重的危害，对于这些海洋生物的防治是必要的。

1.2 国内外研究现状

这些栖息在海洋中或附着在水下人工设施，对人的经济活动产生不利影响的植物、动物及微生物统称为海洋污损生物。防除生物污损就是防污。海洋污损生物主要包括了藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘。进行防污的方法种类很多，在这些方法之中，对于管道、船舶、平台来说，使用人工清除、超声波清洗、使用辐射性材料、在海水中通入氯气、电解海水的方法会消耗大量的人力和物力，对环境还会产生影响，相对的使用防污涂料则更加经济，实用性高，使用效果好。

1.2.1 海洋防污涂料发展

海洋防污涂料最先是基料可溶型防污涂料，使用微溶于水的松香及其衍生物，再加上少量改性树脂与氧化亚铜及DDT等防污剂达到防污效果，通常有效期在1年左右，但是由于漆膜表面粗糙、机械强度不高，防污涂料会在海水中溶胀溶解、磨蚀快，就不再使用。此后是基料不溶型海洋防污涂料，由于使用的基料不溶，防污剂以渗出的形式缓慢释放，但存在着渗出率随时间衰减的问题，涂料会逐步失去防污作用。这种类型的涂料防污剂后期的防污效果差，防污剂的利用率低，而且浪费掉的防污剂对海洋环境污染严重。从20世纪80年代开始，有机锡自抛光防污涂料开始应用，其优点是能够连续而稳定地释放出毒剂，并且涂层表面在有效期内都比较光滑，摩擦阻力小，起到了防污和自抛光双重功效。但是有机锡会对海洋造成严重污染，并且开发出了无有机锡自抛光防污涂料，有机锡防污涂料这个方案在2008年之后就被完全禁止。由于对于环境保护的需求，绿色无污染的防污涂料则是被广泛需求，此后就有低表面能防污涂料以及仿生防污涂料的出现。之后的防污涂料也会向环保、高效、使用寿命长的方向继续发展。

1.2.2国内研究现状

（1）低表面能防污涂料研究现状

陈美玲等在对于改性丙烯树脂的研究之中，在2006年研究了用多种丙烯酸酯类单体为原料合成羟基丙烯酸树脂，并使用硅氧烷对丙烯酸树脂改性，以此为基料，制备出了具有低表面能以及自抛光性质的防污涂料。经过实验证实可作为海洋防污涂料。在2008年选取有机硅改性丙烯酸树脂作为主要的成膜物质, 并且在其中加入纳米级SiO，制成了具有低表面能，纳米结构，无毒性质的海洋防污涂料。在2009年发现了将有机硅改性丙烯酸树脂作为成膜物质，通过添加疏水型纳米二氧化硅，制备出无毒疏水海洋防污涂料。同年发现将呋喃结构与电负性溴原子结合，合成多溴代呋喃产物，并通过实验表明：多溴代呋喃具有优良的抑菌性能，可以有效提高低表面能防污涂料的防污效果。在2010年发现了使用不同的有机氟单体对丙烯酸树脂进行改性，合成的有机氟改性丙烯酸树脂具有低表面能的性质。在2013年采用水溶液法制备了丙烯酸系高吸水树脂，用吸水树脂和疏水树脂合成做涂膜表面，发现当吸水树脂与疏水树脂的比例为1∶1时，其膜表面出现的结构与鲨鱼表面结构相似，接触角为133°，具有低表面能性质及仿生结构。

（2）自抛光防污涂料研究现状

王一英、李昌诚等使用丙烯酸锌树脂、氧化亚铜和有机防污助剂研发制备出环境友好型无锡自抛光防污剂，通过实验发现防污剂有良好的海洋防污性能。

郭虹、辛喆等使用丙烯酸铜树脂，并在其中加入少量有机硅单体来配置防污涂料，成功降低了涂料的表面能。通过实验，证明配置的防污涂料具有一定的防污性能。

毛德羽使用溶液聚合法制备了一种 CuO/AA 杂化树脂，并且对于其防污性能和环保性进行了实验分析。

郭虹、郭红永等利用有机硅单体对丙烯酸类树脂进行了化学改性并与锌盐反应，制备出丙烯酸锌树脂。通过实验发现，满足防污涂料理化性能要求时，有机硅含量为20%。

（3）防污涂料合成研究现状

于良民,、魏长峰等合成了4，5-二氯-2-甲氧丙基-4-异噻唑啉-3-酮(MOP-DCI)，研究了MOP-DCI对藻类生长的抑制作用。同时使用该化合物制备了海洋防污涂料，并通过海洋挂板实验发现该化合物具有一定的防污性能。

程剑、于良民合成了N-（2，3，4-三羟基-5-丙烯酰胺甲基苄基）丙烯酰胺（AHMBA）。并且研究了该化合物的结构表征和作为海洋防污涂料时的防污性能。

杨保平、邢杰等合成了二羟基芦竹碱。将二羟基芦竹碱加入环氧树脂配成涂料，通过杀菌试验证明其具有防污效果。

何庆光、王晶晶等通过分子设计，合成一系列组成不同的可降解聚氨酯树脂，并选用PBEU1树脂制备成防污涂料，经过实验发现防污涂料具有一定的防污效果。

李霞、于良民等提取了2，5，6-三溴-1-甲基芦竹碱(TBG)，发现该化合物能较好地抑制藤壶的附着。通过人工合成4种不同TBG类似物进行防污实验。通过实验得出引入酯基团能够增强其防污性能。

刘超制备了含海藻提取物的水性防污涂料。随后，通过防污试验，确定了当海藻提取物含量为5.4%时，所制备的水性防污涂料具有较好的防污效果。

1.2.3 国外研究现状

1. C. C. Esteves、Y. Luo等发现了能够在不同厚度的不同基础材料上，使用简单的滴铸法就能制造出自补偿双层结构的超疏水涂层，而且耐磨损能力强，成本低，具有抗菌，防污和减阻的作用。

Tamás Szabóa,Judith Mihályb用含纳米银颗粒的凝胶聚合物微粒作为准非肿胀防污涂料的添加剂，并且在一个持续7个月的防污实验中了解到，在溶剂型丙烯酸涂料中使用含纳米银颗粒胶质颗粒作为添加剂，能够减少银在水中的释放率。

Gregory D. Bixler，Andrew Theiss等因水稻叶片和蝴蝶翅膀具有的防污性能，研究了四种防污的微结构表面（水稻叶片、蝴蝶翅膀、荷叶以及鲨鱼皮）。抗生物污染的效果利用大肠杆菌无机结垢来进行模拟确定，并且提供了开发这种防污表面（应用于海洋、医学、工业领域）的模型的指导。

1.3 论文主要内容

本论文主要是对于典型的海洋防污涂料的防污性能进行研究，需要了解到海洋污损生物以及海洋防污涂料的基本性能。其中还需要对于不同组成的防污涂料通过实验的方式来进行防污性能的比较。其主要内容如下：

• 海洋防污涂料防污的介绍，主要包括：海洋污损生物以及附着机理的介绍，海洋防污涂料的种类以及防污机理的介绍。
• 防污性能比较的实验方案的提出，其中包括：实验室浸泡实验的实验步骤和数据处理，浅海挂板实验的实验步骤和数据处理。

防污涂料的防污性能的比较，其中包括：实验室浸泡实验的数据处理以及防污性能的比较，浅海挂板实验的数据处理和防污性能比较，综合防污性能比较并且分析原因，提出对于防污涂料发展的建议。