Nejnovější vývoj v mořských ochranných nátěrech

- Aug 27, 2019-

Problém mořského biologického znečištění byl pro lodní průmysl vždy velkým problémem a roční náklady na něj činí asi 200 miliard dolarů. Připevnění mořských tvorů způsobuje nejen další spotřebu paliva, snižuje životnost lodi, ale také zvyšuje emise oxidu uhličitého. Podle údajů z registru Lloyd's Register přinese celosvětový roční nárůst spotřeby paliva o 28% dalších 250 milionů tun emisí oxidu uhličitého. Majitelé lodí a lodní průmysl budou díky stále přísnějším mezinárodním předpisům v oblasti životního prostředí a rozvoji požadavků na nízkouhlíkové hospodářství doufat, že se budou dále podrobovat průmyslu nátěrů; současně se pro světový nátěrový průmysl vytvořilo provedení řady předpisů a úmluv týkajících se povlakování. Bezprecedentní tlaky, jako jsou předpisy o VOC v různých zemích, Příručka Evropské unie k biocidním přípravkům (BPD), Mezinárodní úmluva IMO o kontrole škodlivých antivegetativních systémů na lodích (úmluva AFS) a výkonnostní normy pro ochranné povlaky pro zátěž lodí Nádrže (PSPC) a nařízení REACH atd. Neočekává se, že v odvětví mořských nátěrů vyvine antivegetační nátěry s vysokým výkonem, energií a zdroji, pohodlnou a účinnou konstrukcí a šetrné k životnímu prostředí a zdravé.

Antifoulingové povlaky jsou jednou z nejdůležitějších odrůd mořských povlaků. Se vstupem v platnost Mezinárodní úmluvy o kontrole škodlivých antivegetativních systémů lodí (úmluva AFS) se organotinové antifoulingové povlaky zcela stáhly z trhu. V současné době komerční antifoulingové povlaky spadají do dvou kategorií: první, antifoulingové povlaky obsahující insekticidy (neorganický cín); druhý, antifoulingové povlaky bez insekticidů (nebo antifoulingové povlaky s nízkou povrchovou energií), antifoulingový povlak FRC). Současně se neustále objevují nové technologie a antivegetační povlaky se jistě budou pohybovat směrem k těžkým kovům a pesticidům.

 

1 Obsahuje insekticidní antifoulingovou barvu

Antifoulingové povlaky obsahující insekticidy jsou stále hlavním proudem antivegetativních povlaků s tržním podílem 90% až 95%. Formulace obsahuje asi 30% až 60% antivegetativního činidla, zejména oxidu měďného, a obvykle jsou přidána další antifoulingová činidla pro rozšíření jeho antifoulingového rozsahu a pro posílení jeho antifoulingového účinku. Kromě oxidu měďného jsou běžně přidávanými antivegetačními činidly pyrithion mědi, pyrithion zinečnatý, dithiokarbonát, 4,5-dichlor-2-oktyl-3 (2H) -isothiazolon. , diuron, s-triazin, thiokyanát měďný, trichlorfenyl maleimid, biologické činidlo proti znečišťování a podobně.

Antivegetační povlak obsahující insekticid se dále dělí na antifoulingový povlak s řízeným rozpouštěním, hydrolyzovatelný samo leštící antifoulingový povlak a smíšený antivegetační povlak z mechanismu kompozice a účinku.

1.1 Řízený a rozpuštěný antivegetační povlak

Antifoulingový povlak s řízeným rozpouštěním je kombinací tradičního rozpuštěného antivegetativního povlaku a dlouhodobě působící technologie difúze (základní nerozpustný) antifoulingové technologie a obsahuje hydrofilní kalafunu, hydrofobní ethylen nebo akrylovou pryskyřici a oxidovanou sub-měď, malé množství organického antivegetativního činidla, které během používání tvoří antifoulingový povrch hydrátu, a obnovuje povrch pomocí čisticího účinku mořské vody, aby se dosáhlo účelu "leštění". Jeho doba platnosti může dosáhnout více než 3 a.

1.2 Hydrolyzovaný samolešticí antivegetační nátěr

Podle podobného mechanismu samočistícího antivegetativního povlaku organotinu je vývoj hydrolyzovaného samo leštícího antifoulingového povlaku bez organotinu skokem v procesu ochrany proti znečištění proti životnímu prostředí. Protišpinícího účelu je dosaženo hydrolýzou nebo iontovou výměnou akrylového polymeru v mořské vodě, aby se zajistil hladký výpotek činidla proti znečištění. Hydrolyzovatelný nebo iontově vyměněný akrylový polymer je složen hlavně z akrylátového polymeru mědi, akrylátového polymeru zinku a akrylátového siloxanového polymeru. Výkon tohoto druhu antivegetativního povlaku v zásadě dosahuje účinnosti organotinového samolešticího antifoulingového povlaku, anti-špinící účinek může dosáhnout 5 a, rychlost leštění a rychlost exsudace antivegetativního činidla jsou regulovatelné a anti-špinící činidlo difúzní vrstva je tenká. .

1.3 Smíšený antivegetační povlak

Hybridní antivegetační povlak kombinuje vlastnosti dvou antifoulingových povlaků popsaných výše, aby poskytoval omezenou funkci samo leštění. Hlavním filmotvorným materiálem je hydrolyzovaná polymerní pryskyřice typu iontoměničů, jako je akrylát mědi, akrylát zinku nebo podobně + hydrofilní kalafuna. Povlak se vyhýbá nízkému obsahu pevné látky samo leštícího antivegetativního povlaku, špatné kompatibilitě se starým povlakovým filmem spodní vrstvy (obvykle se vyžaduje pro nanášení těsnicího povlaku), vysoké ceně a rychlosti leštění typu řízeného rozpouštění antifoulingový povlak a rychlost vylučování antifoulingového činidla. Ovládatelnost je špatná, potahový film je měkký a pevná frakce je zlepšena, rychlost leštění a rychlost vylučování antivegetativního činidla jsou kontrolovatelné, kompatibilita se starým potahovým filmem je dobrá, mechanická výkonnost je dobrá a cena je průměrná.

1.4 Nejnovější technologie bez mědi nebo mědi

V současné době přitahuje pozornost antifoulingových činidel obsahujících měď velkou pozornost. Některé země omezily jejich použití v antivegetativních nátěrech pro jachty. Některé země omezily exsudaci mědi a posílily svůj hloubkový výzkum a hodnocení, zda zbývající spory mají komplexní omezení. V každém případě je však nezbytné snížit obsah mědi v antivegetativních nátěrech a vyvinout dlouhodobé antifoulingové nátěry, které neobsahují měď.

Společnost Hempel představila v posledních letech hybridní systém Hempaguard. Na základě patentovaného silikonového hydrogelu a vysoce účinného antivegetativního činidla ActiGuard dokáže účinně snížit obsah mědi o 95% a antifouling po dobu 90 měsíců, a to i při statické nebo nízké rychlosti. Účinek je vynikající. Používá se pro nátěr 160 lodí, což šetří energii o 6% až 8%. Za účelem zlepšení antivegetativního účinku a šetrnosti k životnímu prostředí antifoulingových povlaků je důležitější vyvinout účinná, širokospektrální a ekologická organická antifoulingová činidla. Švédská společnost I-Tech a univerzita v Göteborgu spolupracovaly na vývoji medetomidinu jako hlavní složky antifoulingových činidel pouze 0,1%. Další antifoulingový vysoce účinný produkt, isothiazolinon (Sea-Nine211), se také používá v množství pouze 3% až 10%. Romn & Hass (nyní Dow Chemical) dále studoval mikroenkapsulaci isothiazolinonu, která se blíží komercializaci, používá méně a uvolnění je rozumnější. Antifoulantem Janssen PMP jsou Econea (arylpyrolová sloučenina bez kovů) a Zinek PYRION ™ (pyrithion zinečnatý). Econea je nejpřesnější antivegetační prostředek schválený předpisy Evropské unie o pesticidech. Používá se v kombinaci s jinými antivegetačními činidly, jako je alginecid ZincPYRION ™. Může být použit v malém množství pro vytvoření hladkého potahového filmu. Převyšuje prostředky proti znečištění obsahující měď. PPG, AkzoNobel a další významné společnosti zabraňující znečištění používaly nebo právě používají tento produkt k odstraňování nánosů hliníkových skořepinových lodí.

Dalším důležitým směrem vývoje antifoulingových nátěrů obsahujících pesticidy je vývoj biocidů, které nemají žádné problémy s bezpečností životního prostředí. Mnoho mořských přírodních rostlin a živočichů a nemořských rostlin a zvířat vylučuje stimulační metabolity během procesu života, aby se zabránilo navázání jiných organismů. Tyto látky jsou netoxické a rozložitelné, ale jsou repelentní vůči jiným organismům. Zaměřují se na výzkum netoxických antivegetativních látek v posledních letech a pro testování antivegetativních povlaků byla extrahována řada biologických antifoulingových látek. Doposud však existuje určitá mezera mezi úplným nahrazením antivegetativ obsahujících měď a praktickým použitím.

 

2 antifoulingový nátěr bez pesticidů

Netoxické antifoulingové povlaky s nízkou povrchovou energií (FRC) neobsahují žádné pesticidy a široce uznávané vlastnosti šetrné k životnímu prostředí. Výzkum zaznamenal velký pokrok a byl komerčně aplikován.

Antifoulingové povlaky s nízkou povrchovou energií jsou založeny hlavně na antifoulingových povlacích uvolňujících silikon a organické fluory. Tyto antifoulingové povlaky znesnadňují přilnutí nebo přilnutí znečišťujících organismů k vodě díky nízkým povrchovým energetickým vlastnostem povlaku. Vymáčkněte se, abyste dosáhli cílů proti znečištění. Teoreticky se nespoléhá na anti-znečišťující látku, která by prosakovala a zabránila znečištění.

Reprezentantem antifoulingového povlaku s nízkou povrchovou energií je série Intersleek, vlajkový produkt mezinárodní lakovací společnosti AkzoNobel. Díky patentované technologii fluororesinů vyvinula tři generace produktů. Poslední generací je Intersleek 1100SR, který lze použít v mírných vodách, dokonce i v pomalejších plavebních prostředích. Následoval nejnovější produkt PPG, Sigmaglide 1290, uvedený na trh v červenci 2014. 100% silikonové pryskyřice se používá na molekulární úrovni. Povlak má vysokou povrchovou hustotu silikonu, takže mořské organismy nemohou být připojeny. Povrch nelze připojit. Povlak používá technologii dynamické regenerace povrchu, využívající vodu jako katalyzátor k nepřetržitému obnovení povlaku do původního stavu povrchové energie, čímž překonává účinky antifoulingových povlaků s nízkou povrchovou energií na UV, sluneční světlo a kontaminanty v průběhu času. Nevýhoda selhání selhání. Povlak dosahuje technologického průniku v povlacích s nízkou povrchovou energií. Hydrex Ecospeed antifouling produkt je skleněný vločkový, netoxický, nesilikonový systém založený na vinylesterové pryskyřici, který vytváří tvrdě potažený povrch důlku a snižuje drsnost trupu na 20 μm. následující. Ecospeed je navržen tak, aby pravidelně čistil ve vodě, udržoval povrch hladký a účinný po dobu až 10 let nebo dokonce celého životního cyklu. Speciálně navržený k ochraně kormidla, kulového luku, stabilizačních ploutví a Kortových trysek a dalších podvodních součástí lodi. Jotun's Sealion Repulse antifouling povlak s nízkou povrchovou energií používá inovativní nano anti-adhezní technologii k vytvoření nano-velkých "vousů" na povrchu povlaku. Povlak má lepší uvolňovací vlastnosti a vlastnosti proti znečištění. Říká se, že existuje 10 antivegetativního účinku. Státní univerzita v Severní Dakotě provedla s podporou Agentury pro námořní výzkum USA velké množství výzkumných prací na antivegetativních nátěrech. Hyperhydrogenovaný polyetherpolyolpolyurethan byl hlavně používán k návrhu hydrofilní hydrofobní amfifilní struktury s vlastnostmi uvolňování nečistot prostřednictvím regulace segmentu; syntetizoval se polyurethan obsahující methylsiloxan s vlastnostmi uvolňování nečistot. Matricová pryskyřice; také spojuje triclosan (2,4,4'-trichlor-2'-hydroxydifenylether) a kvartérní amoniovou sůl s hlavním řetězcem silikonové pryskyřice a dále zvyšuje účinek fungicidních antifoulingových vlastností povlaku. Výzkum nízkoteplotních antivegetativních nátěrů velkých domácích i zahraničních společností nebyl nikdy přerušen, byly zavedeny nové výrobky a bylo vytvořeno dostatečné množství technických rezerv. Přestože hlavní produkty jsou stále antivegetační nátěry s vysokým obsahem mědi, antifoulingové nátěry s nízkým povrchem budou na trhu rychle dominovat, jakmile budou zavedena příslušná nařízení.

 

3 biomimetická antifoulingová barva

Bionické odstraňovače nečistot jsou dnes důležitou hranicí v oblasti antivegetativních povlaků na světě, které zahrnují nejen chemickou bioniku, ale také strukturální bioniku. Řasy v oceánu a velká zvířata, velký povrch měkkýšů nejsou připojeny k jiným organismům, dlouhodobě žijí v mořském prostředí naplněném všemi druhy připoutaných malých tvorů, jeho schopnosti zabraňovat znečištění daleko za fantazií lidí. Není to jen proto, že mořské organismy vylučují speciální chemické látky pro ochranu jiných organismů, ale také mají jedinečný transportní mechanismus, který umožňuje nepřetržitý transport tohoto odpuzujícího materiálu na povrch; zadruhé proto, že povrch mořského života má jedinečnou strukturu. Struktura bionického antifoulingu je technika, která simuluje strukturu biologického povrchu a spoléhá na specifické fyzikální účinky povlaku, aby dlouhodobě odolávala připevnění dalších organismů.

3.1 Chemický bionický antivegetační povlak

Sloučeniny, jako jsou terpenoidy, heterocyklické sloučeniny a alkaloidy, byly extrahovány z hub, korálů, červených řas a hnědých řas a bylo prokázáno, že mají antifoulingové účinky. Tyto látky jsou přidávány do samolešticího antivegetačního nátěrového systému, aby povrch leštěn. Neustále aktualizováno, je to jako neustále vylučovat povrch mořských organismů, které doplňují odpuzující látky k dosažení cílů proti znečištění.

Nejnovějším úspěchem chemického biomimetického antifoulingu v posledních letech je studium biologických enzymů, jako je halogenid peroxidázy vanadia obsaženého v řasách. Při katalýze enzymů produkují peroxid vodíku a bromidové ionty v mořské vodě malé množství kyseliny bromovodíkové, rozkládají proteiny připojené k organismu, narušují metabolismus znečišťujících organismů, inhibují deformaci a růst připojených organismů, a tím i dosáhnout antifoulingu. účel.

Vědci z Johannes Gutenberg University Mainz (Mainz University, Německo) vyvinuli na základě tohoto mechanismu nanočástice s nanočásticemi nanočástic nanočástic nanočástic a na základě těchto mechanismů dosáhli podstatného pokroku v používání trupů, mořských bójí a pobřežních platforem, aby se zabránilo barnacles. Připojení bakterií, řas atd. Nanočástice oxidu vanadičného mají přirozenou biomimetickou bromační aktivitu a lze je použít jako praktickou a ekonomickou alternativu k antiadhezivním látkám. Malé množství peroxidu vodíku je produkováno v mořské vodě za slunečního světla a bromidové ionty jsou již přítomny v mořské vodě. Stejně jako nanočástice oxidu vanadičitého se jako katalyzátor kombinují peroxid vodíku a bromidové ionty, aby vytvořily stopové množství kyseliny bromovodíkové, která má ničivý účinek na mořské organismy. Tento účinek je omezen na mikro povrch. Někteří lidé diskutovali o dopadu oxidu vanadičitého na životní prostředí, což dokazuje, že pouze stopová množství vanadu migrují do mořské vody a nemají žádný vliv na životní prostředí.

Výrobci Irgarolu 1051 uvedli, že Irgarol 1051 [N-cyklopropyl-N '- (1,1-dimethylethyl) -6- (methylthio) -1,3,5-triazin-2,4-diamin] a tak dále. Mezi nimi má Sea-Nine 211 dobrý inhibiční účinek na diatomy, bakterie, řasy a barnacles a má vysokou účinnost. Může být rychle rozložena hydrolýzou, fotodegradací a biodegradací bez vyvolání kumulativních účinků. Mořské prostředí je velmi bezpečné. Měděný omadin se ukázal jako neznečišťující pro ryby pěstované v klecích. Dodavatelé Irgarolu 1051 uvedli, že Irgarol 1051 je účinný proti řasám a bakteriím, ale ne proti zvířecím organizmům. Aby se dosáhlo lepšího celkového účinku, musí být tato organická činidla proti znečišťování kombinována s jinými prostředky proti znečišťování, jako je oxid měďný.

3.2 Strukturální bionický antivegetační povlak

Bionickými objekty proti biomuletice proti zanášení jsou hlavně velká mořská zvířata, jako jsou žraloci, delfíni, velryby atd. Nebo měkkýši. Jeho výzkum se zaměřuje na využití molekulárních technik při navrhování a přípravě specifických polymerních materiálů, simulaci epidermální struktury a geometrie velkých zvířat a vytváření řady umělých povrchů. Tato simulace je obvykle mikro-nano-měřítko a multi-strukturální, a žádná jednotlivá umělá struktura nemůže zabránit adhezi různých mořských organismů. Například ekologická antivegetativní technologie lodi, která je založena na povrchové struktuře skořepiny, je zcela potlačena z konstrukce povrchové struktury materiálu a poskytuje nový způsob, jak prozkoumat ekologickou antivegetativní technologii lodi. Nanocyl z Belgie vyvinul uhlíkovou nanotrubičku BioCylT speciálně pro antivegetační nátěry. Dispergováním uhlíkových nanotrubic do silikonového systému speciálním disperzním procesem se vytvoří speciální mikroskopická povrchová struktura, která má dobré antiadhezivní vlastnosti. Nanostrukturovaný povrch získaný vědci na Shelfied Hallama University ve Velké Británii prostřednictvím technologie sol a nanotechnologie má dobré vlastnosti uvolňování nečistot. Kromě toho bylo zjištěno, že vnější vrstva červených krvinek není náchylná ke koagulaci krve, protože obsahuje vysoký podíl zwitterionického fosfocholinu. Proto byla studována antiadhezivní vlastnost zwitteriontových polymerů. V současné době byl studován polysulfonát betain a polykarboxybetain a bylo zjištěno, že takové látky mohou významně snížit adsorpci krevních proteinů a buněk. S ohledem na podobný adhezní mechanismus mořských organismů a krevních buněk se má za to, že zwitteriontové polymery mají určité vyhlídky proti znečišťování.

 

4 Další technologie a povlaky proti znečištění

S postupným prohlubováním interdisciplinárního výzkumu a dalším porozuměním mechanismu mořských zanášejících organismů se objevily nové antivegetační technologie a kombinovaly se s antifoulingovými povlaky, aby se zlepšily antifoulingové vlastnosti povlaků. Metoda energetické ochrany proti znečištění je metoda, která byla studována v posledních letech. Mezi nimi je pulzní laserové záření velmi účinné při prevenci adheze diatomů. Bylo prokázáno, že plazmová pulzní technologie brání ulpívání mušlí. Podobně i vysokofrekvenční pulzní zvukové vlny mohou zabránit přichycení řas. Nedmarine, Nizozemsko, používá vysokofrekvenční ultrazvukovou technologii v kombinaci s antifoulingovými potahovacími systémy pro antifouling velkých lodí. Dokáže zabránit připojení ústřic a podobně a v současné době rozšiřuje svou aplikaci. Ultrazvuk je vhodný pro jakýkoli povlak, ale zejména u tvrdých povlaků zabraňují bubliny generované ultrazvukem přichytávání mořských tvorů.

Antivegetační povlaky mají obecně relativně vysoký pigmentový základ a špatné mechanické vlastnosti povlaku. Použití technologie mikrovlákna Hempel pro antifoulingové povlaky s vysokým obsahem pevných látek poskytuje nejen optimalizovaný pojivový systém, rychlost leštění, antivegetační vlastnosti a pevné látky, ale také zlepšuje mechanické vlastnosti a pružnost povlaku. Makromolekulární hydrogel je nový typ vysokomolekulárního polymerního materiálu s trojrozměrnou strukturou sítě. Jeho aplikace v antivegetativních nátěrech je jedním z výzkumných bodů vědců v posledních letech. Společnost Hempel z Dánska vyvinula třetí generaci mořského nelepivého systému, povlak HempasilX3, využívající technologii hydrogelů s hroty. Používá technologii silikonového hydrogelu k vytvoření superabsorpční gelové polymerní sítě na povrchu po potažení. Je nemožné, aby mořské stvoření rozpoznalo, zda je to povrch, který může být připevněn k dosažení antivegetativního účinku, a barva má samočistící funkci. Japan Marine Coatings Co., Ltd. také používá LF-Sea, produkt, který používá tuto technologii k vytvoření vodního filmu mezi mořskou vodou a potahovým filmem. Snižuje také třecí odpor navigace a snižuje spotřebu energie.

V posledních letech se ve výzkumu a vývoji nátěrů věnovala zvýšená pozornost použití vysoce výkonných zkušebních metod. Vědci na North Dakota State University zřídili antivegetační povlaky pro syntézu polymerů, vyhodnocení, výkon povlaku a hodnocení účinnosti antifoulingu. Velkoobjemová zkušební metoda pro celý proces screeningu receptur výrazně zlepšuje účinnost výzkumu a vývoje antivegetativního povlaku a zkracuje cyklus vývoje produktu.

 

5 Závěr

Lidské bytosti čelí stále závažnějším environmentálním tlakům. Vývoj mořských povlaků musí být šetrný ke zdrojům a šetrný k životnímu prostředí. Očekává se, že rozvoj námořního využití a odvětví námořní dopravy bude chránit průmysl mořských povlaků. Netoxická a účinná bude budoucnost. Vlastnosti antivegetativních nátěrů. Malíři mořských živočichů mohou plnit zodpovědnost za rozvoj pouze tehdy, jsou-li inovativní.