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工程结构部署水下如海上钻井平台、码头、海洋平台和船舶从严酷的海洋环境不断遭受攻击。防止海水的影响、生物攻击,和温度波动是至关重要的,以确保这些结构不失败在他们的使用寿命。本文特别关注水下结构的生物污染。
定义
疏水:分子或表面不能容易与水或其他极性分子。
亲水:分子或表面可以容易与水分子通过氢键。
两亲性:分子或表面同时具有疏水和亲水特性。
污染是什么?
污染的积累是多余的材料在固体表面的损害作用。生物淤积可以分为两种不同的类型;macrofouling,包括藤壶等大型植物和动物,软体动物,管虫,和绿色的野草,microfouling,由单细胞藻类和细菌也称为黏液。这个增加船舶船体水动力阻力,降低船舶的机动性和增加燃料消耗。
在热交换器中,生物淤积可以降低效率,堵塞系统,导致局部热点导致灾难性的失败。生物淤积也降低了腐蚀的钢材和混凝土表面的可访问性检查。这最终会导致成本的增加由于增加燃料,维修和失去的时间。一旦发生生物淤积,删除它可以是困难和昂贵的和风险损害污染下的保护涂层。
防污涂料的历史
尽管有各种各样的方法来抑制有机和无机增长在湿表面,多数是一种保护涂层。历史上有毒防污剂被用于控制生物淤积。油漆含有杀虫剂如铅、砷、汞被应用于水下基质(如船舶船体),这将释放缓慢,减少污染,通过杀生物。这些涂料也将损害非目标水生生物,导致他们被禁止的使用。
自动上光共聚物(SPC)描绘一个革命性的新技术在1974年推出。顾名思义,聚合物溶解在正常船操作释放化合物三丁基锡(TBT),也使表面平滑。
TBT是脂溶性,所以它很容易被细胞抑制呼吸作用和光合作用的能量传递过程。然而,SPC颜料被禁止全球国际海事组织在2003年由于对非目标生物的影响,导致严重的畸形在鸭子贝类和锡的积累,海豹和贝类。
Foul-Release涂料
这一禁令造成的空白市场环境安全的替代品。犯规释放涂料(FRCs)是一种新技术,函数将低表面能降低一个生物体的能力产生一个强大的界面和表面。他们有效地使处理过的表面非常光滑,光滑和低摩擦。
一旦流体的速度超越一个临界值(通常10 - 20节)生物脱落。FRCs是纯粹的物理生物淤积提供了一个被动的威慑,环境可接受的替代biocide-based防污剂。
基于硅树脂涂料
最新商业犯规释放涂料是基于聚(dimethylsiloxane)弹性体(PDMSe),硅树脂的有机聚合物。这些疏水聚合物显示低附着力的极性分子(包括胶蛋白)和低表面能,使生物更难坚持。
然而,这种低表面能涂层本身也意味着很难结合底物没打领带的外套。耐用性很低的涂料可以远离表面相对容易。PDMSe涂层仅功能充分速度高于10节,此时生物成为表面脱落,脱落。这意味着涂料将是不适合使用船舶的船体,花长时间固定在港口。
PDMSe犯规释放涂料通常控制macrofouling非常有效,但不可以有效地防止microfouling建立由于纯粹的疏水性。这是解释在随后的部分。
含氟聚合物涂料
广泛的研究了创新的污垢释放基于有机硅涂料技术来解决问题。含氟聚合物高分子化学是利用含有氟原子,和是一个犯规释放涂层技术的最新进展。它创建一个两亲表面;海洋生物喜欢疏水或亲水表面根据生物体,所以表面完全亲水或疏水(上述基于硅涂层)将创建一个优惠结算对于某些污损生物。
阿克苏诺贝尔公司的研究人员已经证明,提供先进的氟聚合物涂料的两亲性质macrofouling和microfouling抑制比硅树脂的犯规释放涂料。
这是建立在一系列的实验室和现场测试。比较硅树脂和fluoropolymer-based涂料、黏液需要> 6.7 m / s的水流完全删除使用硅树脂涂层,而fluoropolymer-based 1.5 m / s。
超过40周的测试,对含氟聚合物泥浆污染~ 10%的比例,而硅树脂涂料是~ 100%。Macrofouling粘附强度也测试了,硅树脂涂层了藤壶附着强度62 kPa 34 kPa的氟聚合物涂层。
纽卡斯尔大学进行的一项研究分析了藤壶的覆盖比例,给予14%的硅树脂释放涂层和犯规~ 1.8%先进氟聚合物涂料。含氟聚合物涂料也表现出了更长的寿命比基于有机硅涂料。有机硅涂料对水有很高的亲和力和有限的使用寿命;含氟聚合物犯规释放涂层技术的发展解决了这个问题。
结论
含氟聚合物涂料防污技术的前沿,现在仍在发展。有关先进氟聚合物涂料的更多信息和测试结果2014年的论文没有腐蚀。4468年,“免费小说黏液释放抗微生物剂技术,”l .泰森和弗莱彻。
引用
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