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纳米填料在环保防污涂猜中的应用研究进展
2018-01-08 09:00:04编辑:谨如浏览次数:

本文扼要论述了最近几年来纳米材料作为填料在防污涂猜中的应用研究进展,包括纳米sio2、tio2、zno及碳纳米管等,阐发对比了分歧纳米材料的抗菌或抗污机理,切磋了存在问题和此后的成长标的目的。

关头词:海洋防污;纳米填料;涂料

中图分类号:tq635.1 文献标识码:a

文章编号:1002-1124(2014)02-0030-02

任何一种浸在海水中的概况城市遭到海洋生物(如细菌,藻类,软体动物和浮游生物等)的附着,这种现象则被称为污损或海洋污损[1]。海洋污损附着在船体上不但增添了船舶自己的重量和行进时的阻力,造成了更多的燃料耗损,同时还缩短了船舶利用年限,增添了昂贵的维持费用。为了避免海洋附着生物的污损,早在罗马时代铜就被作为防污涂料镀在船底,直到最近,三丁基锡(tbt)已成为最普遍的防污涂料。然而因为tbt自抛光涂料对情况的有害影响,此刻防污涂料的成长关头是寻觅一种更生态的替换品。

纳米材料因为其体积效应、概况效应等特别机能,可与涂猜中的其他颜填料连系而在概况形成份品级的布局。同时,某些纳米材料还具有光催化、耐老化、量子尺寸效应和抗菌性等长处。是以,研究含有纳米材料或分级布局的防污涂料以替换tbt自抛光涂料,已成为国表里环保型海洋防污涂料的首要研究标的目的。

1·基于纳米材料的防污涂料研究进展

今朝,纳米材料在海洋防污涂猜中的利用首要有3种形式:(1)操纵纳米材料自己的抗菌性来加强涂料的抗污结果;(2)将纳米颗粒作为功能性药物载体,实现对防污剂的迟缓释放功能;(3)经由过程纳米颗粒制备出具有纳米级布局的防污涂层概况,经由过程节制涂层概况微布局来按捺或组织无损生物的附着。

本文首要综述了几种常见的用于海洋防污涂猜中的纳米材料,包括sio2、tio2、zno、碳纳米管等,初步切磋了其对涂层防污机能的影响。

1.1 基于sio2型防污涂料

对于含有防污剂的防污涂料来讲,其主要机能要求之一就是具有最好防污剂释放速度,防污剂释放过快会致使防污组分过早和过快的耗损,同时也引发海水中没必要要的高浓度,而释放过慢则会毫无疑问的引发海洋污损。yuanle等[2]制备了小于60nm的ag/sio2壳核布局作为海洋抗菌抗侵蚀丙烯酸涂层的填料,电感耦合等离子体发射光谱测试成果表白,比拟统一期间的cu2+,ag+从基体树脂的渗出率更低。而chenmeiling等[3]操纵纳米sio2制备出具有微纳米分品级布局的涂层,纳米sio2的插手降低了涂层的概况能,同时在必定水平上改良了其防污机能。haowu等[4]制备了硅烷偶联剂和聚乙二醇润色的pvdf复合膜用作水处置净化,sio2作为一种载体增进了pdms和peg份子在膜概况的迁徙,提高了膜的防污机能。然而也有研究表白,不克不及水化的纳米粒子可能对鱼类,浮游生物,乃至深海中的哺乳动物等造成风险,是以,研究可水化且无毒的纳米粒子改性防污涂料尤其主要。

1.2 基于tio2/zno型防污涂料

在光照下,纳米tio2和zno可发生具有强氧化能力的氧自由基或羟基自由基来分化有机污染物,从而发生较强的广谱抗菌活性。但因为羟基自由基的高反映速度常数,光反映只局限于光催化剂概况,这也限制了光杀死区是近概况的。

carl等[5]将纳米tio2和碳纳米管作为填料插手到聚二甲基硅氧烷(pdms)树脂中,在紫外光照射下纳米tio2可阻止幼虫附着,提高了pdms树脂的污损脱除结果。在紫外光照射下光催化时,包覆tio2削减了幼虫的附着,乃至在很低的纳米填料浓度(3.75(wt)%)时,尤其是表露于光催化tio2的具足面盘幼虫有100%的灭亡率。penggao等[6]制备了多功能的氧化石墨-tio2微球分品级膜,经由过程组装go-tio2到聚合物膜上,tio2在光照下分化有机物使聚合物膜具有延续的高水通量。李善文等[7]用正交尝试法考查了以纳米tio2为改性剂的低概况能海洋防污涂料,由实海挂板实验发现,插手的nano-tio2可以使涂料的污损海生物附着量大大削减,其防污结果获得了较着提高。

zno纳米颗粒对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都有抗菌结果,乃至对耐高温高压的胞子也有抗菌活性。另外,抗菌活性首要与比概况积和浓度有关,越小的zno颗粒抗菌活性越好,而与颗粒外形和结晶度关系不大。它的抗菌机理多是因为zn2+的释放或细菌细胞壁和zno纳米粒子的彼此感化致使的侵害。robert等[8]研究了金属氧化物纳米颗粒对浮游植物的影响,zno纳米颗粒对浮游植物的毒性首要是因为zn2+的消融、释放和摄取。liguoshen等[9]以纳米zno为填料制备系列聚醚砜薄膜,以牛血清卵白为摹拟污损物证实,插手纳米zno可有用提高薄膜的防污机能。erjuntang等[10]制备了聚甲基丙烯酸润色的纳米zno颗粒,纳米zno概况的羟基可和聚甲基丙烯酸的羧酸基反映生成聚甲基丙烯酸锌,按捺了纳米zno颗粒的团圆。

1.3 基于cnt型防污涂料

碳纳米管(carbon nanotubes,cnt)在颠末概况润色以后可形成纳米复合材料,其杀虫剂机能、抗卵白质污损及污损释放机能使它在生物污损防治中成为完美材料,但其防污机理今朝仍无清楚的诠释。今朝合成或制备与润色cnt抗卵白质材料的方式[11]有:(1)添加概况活性剂;(2)抗卵白质聚合物的利用;(3)和酶基生物膜降解。见图1。

图1 abc别离为概况活性剂、卵白和酶改性碳纳米管纳米复合材料道理图

图1 abc别离为概况活性剂、卵白和酶改性碳纳米管纳米复合材料道理图

xiaobaoqi等[12]以聚乙二醇作为毗连剂制备了共价键固定抗生素头孢氨苄的多壁碳纳米管,发现其大大提高了对革兰氏阴性菌(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和革兰氏阳性菌(葡萄球菌和芽孢杆菌)的抗菌和抗粘附机能。fateme irani等[13]以原始的和氟化的mwnts为填料制备了聚二甲基硅氧烷污损释放涂层,成果表白尽管两种mwnts的用量很少,但可改变涂层的概况机能,氟化的mwnts提高了涂层的污损释放机能,与没有填料的涂层比拟,削减了67%的假藤壶的附出力。

2·基于纳米材料的防污涂料研究瞻望

综上所述,在海洋防污涂猜中插手改性纳米填料可有用提高涂层综合机能,同时,因为纳米填料自己的抗菌性或标准效应,在必定水平上可以减缓或按捺污损的形成,为将来环保型海洋防污涂料的开辟研究供给了一新的标的目的。但今朝为止,纳米填料对人体或生态情况的毒性依然是未知的,另外,纳米填料在防污涂猜中的分离性也是需要冲破的一重点难题。总之,新型海洋防污涂料正朝着环保、高机能、工艺性杰出的标的目的成长,基于纳米填料的功能化手艺,开辟纳米复合环保型海洋防污涂料将会是此后防污涂料研究的主要研究标的目的之一。

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