水性无毒硅酸盐防污涂料的研制

□ 王华进，王丹，姜清淮，赵薇，张庆雷
(海洋化工研究院, 山东青岛 266071)

0 前言
随着人类对环保、安全和健康认识的提高，环境保护已成为全球经济可持续发展的永恒主题。鉴于航运发展所带来的一系列环境问题，海事组织(IMO)和我国政府从船舶海上航行安全及海洋环境保护角度出发，对船舶涂料和涂装作出了一系列的规定。2008年生效的《2001年控制船舶有害防污底系统公约》(简称AFS公约)，已经全面禁止防污涂料中添加三丁基锡(TBT)；我国环保总局已将目前防污涂料使用广泛的氧化亚铜列在高风险、高污染“( 双高”)的清单之中[1]；在疟疾、痢疾等疾病的治疗方面具有突出效果的双对氯苯基三氯乙烷(DDT) 极易在人体和动物体的脂肪中蓄积，有较高的稳定性和持久性。2004年11月，《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》对中国生效，DDT被公约列为首批12种受控物质之一。目前，开发无毒高效的防污涂料产品成为涂料行业研究的热点之一。硅酸盐防污涂料作为无毒防污涂料的一种，有其特殊的防污机理。海洋污损生物适宜生长在pH值为7.5～8.5的微碱性海水中，一般在强碱性和强酸性的环境下均不宜生存。硅酸盐防污涂料正是利用海洋污损生物的这一生存特性而设计开发的，即通过提高涂层表面的碱性，抑制海洋附着生物附着，从而在环保的前提下，起到海洋防污的作用[2]。国外专利公开了以硅酸盐为成膜物的无机水性防污涂料的制备方法[3-4]，但是附着力差、机械强度低、稳定性差、防污期限较短，未达到实际应用的要求，因此一直无法推广应用。
硅酸盐防污涂料的颜基比较高，涂膜柔韧性、附着力差，涂膜理化性能差成为制约硅酸盐防污涂料的一个因素；其次，单独使用硅酸盐作为涂料的防污剂,其防污性能和重现性不理想。基于上述两点考虑，本文在成膜物的选择及协同防污剂的筛选方面做了一些研究，开发出一种水性无毒硅酸盐防污涂料。

1 试验部分
1.1 原料
乳液，自制；硅酸盐防污剂，自制；氧化锌，工业级，山东博奥锌业；铁红，工业级，上海一品；钛白粉R930，工业级，台湾；助剂，工业级，毕克；4，5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOI)，Sea Nine 211，工业级，陶氏；N'-(3,4-'-(3，4-二氯苯基)-N,N-二甲脲，Preventol A6，工业级，朗盛化学；吡啶硫酮铜(CuPT)，工业级，宜兴燎原化工。
1.2 仪器设备
电子天平，BS2000S，北京赛多利斯仪器；砂磨分散多用机，JDF-400，上海现代环境工程技术研究所；测厚仪，MINITEST600,德国EPK。
1.3 配方(见表1)
表1 水性无毒硅酸盐防污涂料参考配方

1.4 制备工艺
按照表1配方配制A组分，采用砂磨机研磨，细度满足≤80 μm。A、B组分分别包装，施工时以1∶1的比例混合，充分搅拌后使用。

2 测试与表征
2.1 涂层厚度
按GB/T1764-1979的规定进行。
2.2 干燥时间
按GB1728-79的规定进行。
2.3 不挥发物含量
按GB/T1725-2007的规定进行。
2.4 附着力
按GB9286-80的规定进行。
2.5 耐淡水浸泡
按GB/T1733-1993的规定进行。
2.6 防污期效
按GB/T5370-2007的规定进行。

3 结果与讨论
3.1 防污性能
防污涂料样板评定包括防污性能评定和涂膜物理状态评定。考察的主要海洋无损生物包括藤壶、牡蛎、贻贝、石灰虫、浒苔、海鞘、海葵、褐藻、绿藻等，根据其附着的数量和覆盖面积评定防污涂料的防污性能。水性硅酸盐防污涂料在北海实海挂板14个月，南海实海挂板6个月，防污效果明显。
图1为水性硅酸盐防污涂料实海挂板的照片，表2为北海挂板评定表。从图1可以看出经过14个月的北海实海挂板，水性硅酸盐防污涂料样板上仅在样板边缘上有1个藤壶和1%的海藻附着，防污性能评定为93分。涂膜无鼓泡、脱落、开裂的现象，物理性能评定为100分。图2为水性硅酸盐防污涂料南海实海挂板的照片，通过与空白样板的对比发现，该防污涂料对防止海藻类和石灰虫附着具有显著的效果。