一種汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法
2023-08-09 22:58:56 1
專利名稱：一種汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法
技術領域：
本發明屬於海洋生物汙損防護技術領域，涉及一種汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法，特別是一種以硅藻、石蓴孢子等典型汙損海生物為目標評價生物，採用室內靜態附著與動態衝刷相結合來測試其靜態與動態防汙性能的室內評價方法。
背景技術：
海洋生物在船舶表面的附著會帶來極大的危害，採取措施防止海生物汙損，對節能降耗，減輕腐蝕均具有重要意義。在船殼表面塗裝防汙材料是解決生物汙損問題最有效、最常用的方法，隨著含有機錫、氧化亞銅防汙材料的逐漸被禁用和限用，發展對環境友好的新型防汙材料勢在必行。汙損釋放型防汙材料是利用材料自身的物理、化學和結構等特性，通過減弱汙損海生物在塗層表面的界面吸附作用進行防汙的一類塗層，如 CN101818024A(申請號為 20101014四98· 0)、CN1388196(申請號為 O2I38736. 2)等專利公開的汙損釋放型防汙材料，由於不存在材料的消耗和防汙劑的釋放，因此成為長效環保防汙材料最主要的發展方向之一，其防汙能力、防汙壽命以及環保性能已在應用中逐漸得到了認可。防汙性能的評價是防汙材料開發、應用過程中極為關鍵的內容，傳統防汙塗料是通過控制防汙劑的有效釋放，以達到殺死或驅避汙損海生物的防汙目的，如專利 EP-A-51930、專禾Ij CN101805546A(申請號為 201010135154. 3)、CN101531841(申請號為 200910030819. 1)、專利 CN101525508(申請號為 200810008066. X)、專利 CN101485321(申請號為20081007M06.幻等所發明的含有機錫、氧化亞銅或有機防汙劑的防汙塗料。這類防汙塗料的室內評價方法有GB/T68M-2008船底防汙漆銅離子實海滲出率測定法，ASTM D6442-06(Standard Test Method for Determination of Copper Release Rate From Antifouling Coatings in SubstituteOcean Water)禾口 ASTM D6903-07(Standard Test Method for Determination of Organic Biocide Release Rate From Antifouling Coatings in Substitute Ocean Water)。然而，由於防汙機理的不同，以上這些防汙性能的室內評價方法並不適用於汙損釋放型防汙材料的防汙性能評價，還需要開發新的室內評價方法。專利CN1793910A(申請號為200510104756. 1)提出了一種防汙塗層防汙性能的室內掛板評價方法；Callow等利用自旋噴射水裝置或水渠衝刷裝置，在一定的水流衝擊或剪切力作用下，通過測試硅藻或石蓴孢子的脫除率來表徵其在防汙塗層表面的附著力，以附著力的大小對有機矽防汙材料進行評價；Rittschof和Jongsoo等以成體藤壺，採用再附著的方法評價防汙材料的防汙性能，以藤壺附著強度的大小作為評判依據。但現有的這些室內評價方法只能表徵汙損釋放型防汙材料對單一汙損海生物的防汙能力，評價結果經常因目標評價生物的不同而存在較大差異，即評價結果誤差大；同時由於欠缺室內評價與自然環境條件下防汙數據相關性規律的研究，其數據可靠性較低，難以用於汙損釋放型防汙材料防汙性能的評估。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，針對防汙劑滲出型防汙塗料的室內防汙性能評價方法不適用於汙損釋放型防汙材料評價的現狀，設計建立一種容易操作、快速可靠的室內防汙性能評價方法，通過室內硅藻、石蓴孢子的靜態附著與動態衝刷試驗，對硅藻、石蓴孢子的評價結果設置權重係數來評價汙損釋放型防汙塗層的防汙性能，實海掛板驗證試驗證明，該方法的可靠性較高，評價結果能夠如實反映防汙塗層實海防汙性能。為了實現上述目的，本發明涉及的汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法包括靜態防汙性能評價、動態防汙性能評價和確定權重值三個步驟①靜態防汙性能評價在室內將待評價的汙損釋放型防汙塗層樣板放入人工培養硅藻和石蓴孢子懸浮液中進行靜態附著實驗，在1 M小時內通過光學顯微鏡計數，以汙損海生物的靜態附著數量表徵防汙塗層的靜態防汙性能並進行排序，其汙損海生物的靜態附著數量越少，塗層的靜態防汙性能越好；將硅藻評價的序數Ad和石蓴孢子評價的序數Au 分別乘以權重係數&、)(u，計算A = )(dXAd+XuXAu，然後根據A值的大小評價防汙塗層的靜態防汙性能；②動態防汙性能評價在靜態附著實驗後，將附著有硅藻或石蓴孢子的防汙樣板固定在旋轉衝刷裝置或水渠衝刷裝置上，以lm/s 7m/s的水流速度衝刷^iin 5min之後通過光學顯微鏡計數，並與衝刷前汙損海生物的附著數量進行比較，計算硅藻的脫除率與石蓴孢子的脫除率，以汙損海生物的脫除率表徵塗層樣片的動態防汙性能並進行排序， 其汙損海生物的脫除率越大，塗層的動態防汙性能越好；硅藻評價的序數Td或石蓴孢子評價的序數Tu分別乘以權重係數Yd、Yu，計算序數T = YdXTd+YuXTu，然後根據序數T值的大小評價防汙塗層的動態防汙性能；③確定權重值分別將硅藻、石蓴的室內評價結果與實海掛板數據進行比較，以 ASTM G169-01的方法分別計算相關性係數，按相關性係數越趨於1權重係數越大的原則， 確定①、②步驟中所述的權重係數Xd、Xu、Yd、Yu的取值，其取值範圍為0 1，且)(d+Xu = 1， Yd+Yu = 1。本發明所述的硅藻為海洋附著性硅藻，包括舟形藻(Navicula spp)和菱形藻 (Nitzschiaceae spp)等；所述的石蓴孢子為海洋附著性綠藻所釋放的浮遊孢子，包括石蓴 (Ulva lactuca)、孑L石藥(Ulva pertusa)禾口裂片石藥(Ulva fasciata)等。本發明通過室內硅藻、石蓴孢子的靜態附著與動態衝刷試驗，並對硅藻、石蓴孢子的評價結果設置權重係數來評價汙損釋放型防汙塗層的防汙性能，其評價結果與實海掛板評價結果的相關性好，可靠性高，能夠真實反映實海掛板的結果，且具有評價快速、操作簡易的優點。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步描述。實施例1 評價用硅藻懸浮液的製備本實施例先將硅藻置於F/2培養基中，放入人工氣候箱中進行培養，每天輕輕搖動三角瓶3 4次，並在光學顯微鏡下用血球計數板測量藻液濃度，當藻液濃度達到1 X IO6 個/mL時，再將滅菌的磁子放入三角瓶中，通過低速磁力攪拌將附著在三角瓶底部的硅藻剝離、分散，並通過300目的篩絹過濾，使得硅藻懸浮液中硅藻為單細胞狀態，最後用滅菌海水將硅藻懸浮液的密度調整至1 X IO5個/mL。實施例2 評價用石蓴孢子懸浮液的製備本實施例先挑選多株藻體放在盛有滅菌海水的三角瓶中進行充氣培養，控制水溫 20°C，連續光照15小時，待石蓴孢子釋放後，再通過300目的篩絹過濾得到石蓴孢子懸浮液，並用滅菌海水將石蓴孢子濃度調整為1 X IO6個/mL。實施例3 汙損釋放型塗層對硅藻的防汙性能評價本實施例先將三種汙損釋放型塗層樣板antersleek425、TSE3663和DY-0H201) 放入實施例1所製備的硅藻懸浮液中，在20°C下靜態附著3小時；取出樣板，在滅菌海水中輕輕前後振蕩數次除去未附著的硅藻，在光學顯微鏡下對樣板表面附著的硅藻進行計數， 以硅藻的靜態附著數量表徵防汙塗層的靜態防汙性能並進行排序，具體數據見表1 ；再將靜態附著實驗計數後的樣板迅速固定在旋轉衝刷裝置上，以2m/s的衝刷速度衝刷5min之後將樣板取下，在光學顯微鏡下對未脫附的硅藻進行計數，計算硅藻的脫除率，以脫除率的大小表徵防汙塗層的動態防汙性能並進行排序，具體數據見表1。實施例4 汙損釋放型塗層對石蓴孢子的防汙性能評價本實施例先將三種汙損釋放型塗層樣板antersleek425、TSE3663和DY-0H201) 放入實施例2所製備的石蓴孢子懸浮液中，在黑暗環境下培養1小時，溫度20°C，之後取出樣板在滅菌海水中輕輕前後振蕩數次除去未附著的石蓴孢子，在光學顯微鏡下對樣板表面附著的石蓴孢子進行計數，以石蓴孢子的靜態附著數量表徵防汙塗層的靜態防汙性能並進行排序，具體數據見表1 ；再將靜態附著實驗計數後的樣板迅速固定在旋轉衝刷裝置上，在 3m/s的衝刷速度下衝刷5min之後將樣片取下，在光學顯微鏡下對未脫附的石蓴孢子進行計數，計算石蓴孢子的脫除率，以脫除率的大小表徵防汙塗層的動態防汙性能並進行排序， 具體數據見表1。實施例5 權重係數的取值及防汙塗層的室內防汙性能評價本實施例先將三種汙損釋放型塗層樣板htersleek425、TSE3663和DY-0H201 按國標GB 5370-2007和GB7789-2007在廈門海域實海掛板三個月測試其動、靜態防汙性能並進行排序，具體數據見表1 ；以ASTM G169-01的方法分別計算實海掛板數據與室內硅藻、石蓴孢子評價結果的相關性係數；對於靜態防汙性能，硅藻評價結果與實海數據的相關性係數為1，石蓴孢子評價結果與實海數據的相關性係數為1，則賦予權重係數& = 0. 5、Xu = 0. 5 ；對於動態防汙性能，硅藻評價結果與實海數據的相關性係數為1，石蓴孢子評價結果與實海數據的相關性係數為0. 5，則賦予權重係數Yd = 0. 67、Yu = 033 ；根據以上權重係數進行室內防汙性能評價，結果如表1所示，三種FR防汙材料的靜態防汙性能由好到差順序為:Intersleek425 > DY-0H201 > TSE3663 ；動態防汙性能由好到差順序為 Intersleek425 > DY-0H201 > TSE3663。表1 三種FR防汙材料的室內防汙性能評價
權利要求
1.一種汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法，其特徵在於包括靜態附著實驗、計算與評價動態防汙性能和確定權重值三個工藝步驟①靜態附著實驗在室內將待評價的汙損釋放型防汙塗層樣板放入人工培養硅藻和石蓴孢子懸浮液中進行靜態附著實驗，在1 M小時內通過光學顯微鏡計數，以汙損海生物的靜態附著數量表徵防汙塗層的靜態防汙性能並進行排序，其汙損海生物的靜態附著數量越少，塗層的靜態防汙性能越好；將硅藻評價的序數Ad和石蓴孢子評價的序數Au分別乘以權重係數&、)(u，計算A = )(dXAd+XuXAu，然後根據A值的大小評價防汙塗層的靜態防汙性能；②計算與評價動態防汙性能在靜態附著實驗後，將附著有硅藻或石蓴孢子的防汙樣板固定在旋轉衝刷裝置或水渠衝刷裝置上，以lm/s 7m/s的水流速度衝刷^iin 5min之後通過光學顯微鏡計數，並與衝刷前汙損海生物的附著數量進行比較，計算硅藻的脫除率與石蓴孢子的脫除率，以汙損海生物的脫除率表徵塗層樣片的動態防汙性能並進行排序， 其汙損海生物的脫除率越大，塗層的動態防汙性能越好；硅藻評價的序數Td或石蓴孢子評價的序數Tu分別乘以權重係數Yd、Yu，計算序數T = YdXTd+YuXTu，然後根據序數T值的大小評價防汙塗層的動態防汙性能；③確定權重值分別將硅藻、石蓴的室內評價結果與實海掛板數據進行比較，以ASTM G169-01的方法分別計算相關性係數，按相關性係數越趨於1權重係數越大的原則，確定 ①、②步驟中所述的權重係數xd、xu、Yd、Yu的取值，其取值範圍為0 1，且xd+xu = 1，Yd+Yu =1。
2.根據權利要求1所述的汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法，其特徵在於所述的硅藻為海洋附著性硅藻，包括舟形藻和菱形藻；所述的石蓴孢子為海洋附著性綠藻所釋放的浮遊孢子，包括石蓴、孔石蓴和裂片石蓴。
全文摘要
本發明屬於海洋生物汙損防護技術領域，涉及一種汙損釋放型防汙塗層防汙性能的室內評價方法，包括靜態附著實驗、計算與評價動態防汙性能和確定權重值三個工藝步驟先在室內將待評價的樣板放入硅藻和石蓴孢子懸浮液中進行靜態附著實驗，通過顯微鏡計數，以海生物附著數量表徵防汙塗層的防汙性能並排序，其附著數越少，塗層的防汙性能越好；再將附著有硅藻或石蓴孢子的樣板固定在旋轉衝刷裝置上，水流衝刷後通過顯微鏡計數，計算硅藻與石蓴孢子的脫除率，其脫除率越大，塗層的防汙性能越好；最後分別將室內評價結果與實海掛板數據比較，其評價結果與實海掛板結果相關性好，可靠性高，具有評價快速、操作簡易的優點。
文檔編號G01N21/84GK102435604SQ201110257700
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者周娟, 張金偉, 藺存國 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所