[发明专利]用于水应用并且尤其是海洋应用的具有防污性能的制品

说明书

技术领域

本发明涉及旨在用于水应用，尤其是海洋应用的具有防污(antifouling)性能的制品，并且还涉及用于延缓水生生物在沉没式或半沉没式结构上的生长的方法。

本发明涉及防污船舶漆的领域。防污船舶漆是旨在防止动物或植物附着到船的水下部分上的面漆。它们被使用的原因在于安全性、保持船的可操作性、燃料消耗降低、抗腐蚀和结构的加重。

背景技术

“生物污垢”问题构成了由材料浸入海洋环境中所导致的主要问题。对于这种现象的防止需要相当大的维护成本。

这是因为，“生物污垢”或“污垢”的形成发生于在海水中浸没的过程中，在其中有机和无机分子被极其快速地吸附到材料的表面上。此吸附的物质层或者“生物膜”起到了用于附着在海洋环境中悬浮存在的细菌的媒介的作用。

海洋细菌的这种表面侵占是快速的并且在数小时至数天的周期之后达到固定状态。最后，其它海洋生物侵占表面，附着的细菌吸引其它海洋生物。所有这些结合到表面上的活生物构成了生物污垢或污垢。

海洋污垢的附着涉及到浸入海洋中的任何结构：船、管道、冷却塔和线路、港口结构、海洋传感器、水产业系统等。所引起的损害是巨大而多样的。这是因为，例如对结构性能具有负面影响的生物会在这些结构上结垢。

特别地，对于船体，各种海洋生物的结垢提高了船体与海水之间的摩擦，这降低了速度并且可导致更大的燃料消耗。因而，未被防污体系保护的船底部在海中度过不到六个月之后就会被150kg/m²污垢覆盖。

为了避免这种经济损失并且还为了更好地抑制腐蚀现象，在暴露于水的结构的浸没部分上施加目标在于防止或者尤其在于减少由于海洋生物结垢导致的污物的防污漆。防污漆的原理基于在表面和海水之间的界面处受控释放活性物质。只要在表面处释放的活性物质的浓度有效且规律，那么所述漆的效力就可以保持。大多数防污漆因而包含杀生物产品，该产品最常用的是有机金属化合物(基于锡、铜或锌)或者有机化合物(杀真菌剂、除海藻剂、杀菌剂)，由于其的毒性活性而防止了海洋污物的附着。

但是，与使用这些漆相关的问题在于它们在海洋环境中释放有害于海洋动物群和植物群的物质。而且，涂层变得越来越粗糙并且逐渐地劣化，这增加了燃料消耗并且提高了由浸没的结构发出的流动噪声。

这种新困难通过使用自抛光防污漆得以解决。除了具有杀生物剂之外，这些漆在海水的表面水解的作用下和由于船运动导致的侵蚀的作用下具有随时间的规律且受控的厚度损失。与海水接触的涂层的缓慢侵蚀使得能够经常性地更新具有杀生物剂的表面。

自1960年代开始开发的自抛光防污漆基于锡盐。它们是由具有恒定浸出率的甲基丙烯酸三丁锡(TBT)配制的自抛光漆。接枝到丙烯酸类粘结剂上的TBT通过水解在水中缓慢释放。文献FR-A-2266733、FR-A-2557585、EP-A-0051930和GB-A-2118196中描述了这种类型的油漆的例子。

非常有效的三丁锡(TBT)因而是在防污漆中最常用的生物杀灭剂，但是这种产品、其降解分子和其代谢物被证明是严重且持久污染性的。出于这些原因，国际海事组织禁止使用锡基防污漆。

今天使用的防污漆主要基于含铜化合物和/或基于合成化学化合物，但也基于有机硅类型的聚合物。

对于铜基油漆，尽管毒性小于锡盐，但它们几乎总是利用大比例的氧化亚铜配制(例如参见文献EP-A-051930或FR-A-2557585)，主要粘结剂基于通常为丙烯酸系类型的特定聚合物。但是，它们只是对海洋植物群有效，并且为了对抗藻类的生长，必须要添加除草剂，这会给环境带来新的威胁。

在密集使用无锡但富含铜的油漆之后，这种替代方案因而无法提供一种持久的解决方案以用于保护环境免除相当大量抛弃的重离子，尤其是铜离子。

另一种用于防止与海水接触的结构的表面污物的解决方案在于利用至少一种保护性涂层覆盖这些表面，与水接触的该涂层的外层是有机硅弹性体。这些涂层使用被称作“除污涂料(fouling-release coating)”的油漆制备。这些新防污漆的原理在于产生具有非常低表面能的非常光滑的表面，生物在该表面上附着是非常困难的。当这种表面是静态时，海洋生物可自己沉积到其上。但是，借助于基于有机硅的面层的低表面张力和柔性，这些生物相当简单地通过水的运动力或者船运动引起的摩擦作用而被除去。这也意味着，如果围绕船体的水足够运动，则会发生自然的自清洁效果。