哈尔滨工业大学:海洋防污防腐涂层的制备
2025-03-06 14:29:19 作者:涂料驿站 来源:涂料驿站 分享至:

 

海洋生物污染是指各种生物(包括细菌、藻类和藤壶)对潮湿表面的不良附着。长期浸泡在海水中海洋表面,如海上钻井平台、运输管道和船舶,特别容易被海洋生物定植。结垢过程实际上是一个渐进过程。最初,细菌附着在涂层和蛋白质物质表面,促进“生物膜”的形成,有利于进一步的生物增殖。随后,藻类和浮游生物等生物附着在这层生物膜上,导致膜表面的成分随着时间的推移而发生变化。总之,生物寄生虫的存在导致污染水平逐渐增加。生物膜的形成是后续生物污染的关键步骤,也可能加剧表面腐蚀。当有机物在表面积聚时,会引起离子类型和浓度、氧含量和pH值的局部变化。该过程可以促进涂层的生物降解,增加液体电导率,并促进化学和电化学反应,这种腐蚀类型被称为微生物腐蚀(MIC)。此外,海水的盐度约为3.5%,是一种高腐蚀性介质,可以在海底表面引发化学和电化学反应海洋腐蚀能够在表面产生小裂缝,逐渐导致更广泛的劣化,破坏结构完整性并引起严重的安全问题。因此,开发有效的海洋防腐防污涂层已成为当务之急。

美托咪定(MM)是一种市售药物,以其镇静作用而知名,同时也是一种环保防污剂,可有效阻止藤壶和其他海洋生物在船体表面附着,显著降低航行阻力,展现出优异的防污效果。环氧树脂(EP)对多种基材具有很强的粘附性和优异的耐腐蚀性,但本身缺乏防污特性,容易受到微生物腐蚀的影响,从而降低其防腐效果。将防污剂加入EP涂层中可以减少海洋生物的附着,降低微生物腐蚀的风险。

近期,哈尔滨工业大学吴彦超团队成功制备了美托咪定/环氧防污防腐复合涂层

首先设计并合成MM及其类似物—4-(1-(3,4-二甲基苯基)乙基)-1H-咪唑(MM-2),5-(1-苯乙基)-1H-咪唑(MM-3)和4-(1-(3,4-二氯苯基)乙基)-1H-咪唑(MM-4),然后将其与防腐环氧树脂(EP)结合,制备出既防污又防腐的系列复合涂层。

在这些复合涂层中,EP/MM-4涂层表现最为出色。与EP/MM相比,EP/MM-4涂层对大肠杆菌金黄色葡萄球菌的抑制率分别提高了24.69%和39.28%,对海洋细菌费氏弧菌和隐秘小环藻的抑制率分别为91.93%和91.21%,并在第4天保持涂层的稳定性。值得注意的是,EP/MM-4涂层不仅具有良好的抗菌性抗藻性,还能防止大型生物在海水中沉积长达90天,表现出长期的稳定性和优异的防污效果。MM-4的阻抗值保持在6500 Ω·cm2,表现出优异的防腐性能,24h内持续防腐效率为97.21%。因此,本研究为开发海洋防污防腐涂层提供了一种简单且环保的新策略,在海洋和工业设施的实际应用中具有广阔的前景。

 

 

防污防腐涂层分子设计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

美托咪定合成路线

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

数据来源与出处

 

相关研究成果以“Fabrication of medetomidines/epoxy coatings for marine anticorrosion and antifouling”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。

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