海洋防污涂料研究進展、挑戰(zhàn)與機遇

海洋生物污損是指海洋微生物、動植物在海洋設施表面黏附、生長所形成的生物垢（Biofouling），它不等同于腐蝕（Corrosion），也不等同于污染（Pollution）。它會降低船舶航行速度，加速海洋裝備腐蝕，堵塞海水冷卻管路，影響海洋養(yǎng)殖產(chǎn)量等，從而對海洋工業(yè)和海洋開發(fā)造成深刻影響。因此，海洋防污涉及能源、環(huán)境、國防等國家重大需求，對發(fā)展海洋經(jīng)濟和維護海防安全具有重要戰(zhàn)略意義。然而，由于海洋環(huán)境復雜嚴苛、污損生物種類多樣、環(huán)保法規(guī)日益嚴格，海洋防污一直是國際性難題，特別是靜態(tài)、長效、生態(tài)友好防污，極具挑戰(zhàn)性。

隨著海洋經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及海洋產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整升級，海洋防污涂料的應用領域不斷擴大，不止是遠洋船舶，各類深海裝備、海洋能源裝備、海洋牧業(yè)等，都面臨著海洋防污的問題。據(jù)統(tǒng)計，全球海洋防污涂料市場在2025年將達到850億元，而中國作為全球最大的船舶制造國，海洋防污涂料市場巨大。從政策導向和發(fā)展趨勢看，全球尤其是我國的海洋工業(yè)將在未來十年繼續(xù)蓬勃發(fā)展，更多海洋工程裝備將向深海和遠海邁進。海洋防污涂料也將隨應用場景的變化而升級迭代和細化。為促進海洋防污涂料技術的發(fā)展，《涂料工業(yè)》編輯部針對領域內(nèi)熱點難點特邀了一批研究進展綜述和最新研究成果。

由于海洋環(huán)境的復雜性和污損生物的多樣性，海洋防污涂料研發(fā)技術難度極大，被稱為海洋材料界的“桂冠”級難題。防污技術要想獲得突破，必須在新概念、新理論、新材料、新工藝的源頭上取得創(chuàng)新。特別是，在防污涂料關鍵基礎材料方面尋找突破口。中國船舶重工集團公司第七二五研究所、龐貝捷涂料昆山有限公司梳理總結了近年來海洋防污涂料的研發(fā)及應用現(xiàn)狀，展望了防污涂料前沿發(fā)展方向，以期為未來防污技術創(chuàng)新發(fā)展提供參考。

含防污劑的防污涂層技術因性能可控、使用簡便，經(jīng)濟高效等優(yōu)點，目前占據(jù)了全球防污涂料市場份額的90%以上。對于該類涂料，如何解決涂層中防污劑的可控釋放是核心。廈門雙瑞船舶涂料有限公司、北京化工大學對防污劑釋放技術以及可控釋放型海洋防污涂料進行了系統(tǒng)評述。此外，發(fā)展生態(tài)友好防污劑也是該類涂料近年來的熱點，海南大學、廈門大學介紹了天然產(chǎn)物防污劑的進展以及天然產(chǎn)物基防污涂料在水產(chǎn)養(yǎng)殖設施上的應用探索。寧波大學則介紹了席夫堿抗菌劑并對其抗菌性能進行了評估。海南大學還研究了接技BIT的有機硅基丙烯酸自拋光防污樹脂的制備和性能。

污損脫附型涂層因具有低表面能、低彈性模量、表面光滑等特性，使得污損生物不易于黏附或附著不牢，僅通過物理作用達到防污目的，是一類極具發(fā)展前景的環(huán)境友好型防污涂層。但是，它還存在力學性能差、與基底黏附力弱、缺乏靜態(tài)防污能力等問題，這極大地限制了其在海洋工業(yè)中的應用。華南理工大學、中科院海洋研究所、集美大學介紹了聚合物陶瓷防污涂層、單鏈環(huán)化/打結有機硅聚合物防污涂層以及含QAS/PEG的有機硅基雙親防污涂層的研究工作。

除以上兩類主流防污技術外，通過模仿自然界中已存在的動植物的天然防御機制實現(xiàn)防污即仿生防污技術，近年來也受到國內(nèi)外學者極大的關注。青島理工大學綜述了當前6種仿生防污技術在海洋防污領域的研究進展，介紹了不同防污技術的特性及發(fā)展趨勢，并進行了展望。西南技術工程研究所對水凝膠涂層在海洋防污領域的應用和研究進行了總結，并指出水凝膠防污涂層材料存在的問題和發(fā)展方向。

此外，針對海洋防污涂料研發(fā)過程中的篩選和評價難題，特邀佐敦涂料（張家港）有限公司對中國不同海域海洋生物污損特征試驗進行了總結。針對海洋防污的新應用場景，華南理工大學對海水冷卻管道防污技術研究進展進行了論述；中國船舶重工集團公司第七二五研究所介紹了防腐防污減阻多功能涂層的制備與性能，亦值得細細研讀。