于良民 , 赵海洲 , 李昌诚　

        ( 中国海洋大学青岛市海洋精细化工重点实验室 , 山东青岛 266003) 
 
 
    摘　要 : 针对海洋监测仪器的防生物附着问题 , 通过调研筛选出了以防污涂料为主的多种防污材料 , 并设计不同类型的构件对所选防污材料进行实海防污性能评测 , 为海洋监测仪器的防生物附着问题提供可供选择的技术方案。

    关键词 : 海洋监测仪器 ; 防污 ; 涂料 ; 材料

    0 　引　言

    海洋监测仪器是海洋调查、观测和海洋科学研究的重要工具 , 这些仪器使用了大量光、声、电、化学和生物学等传感器 [ 1 - 3 ] 。然而海洋污损生物在这些仪器的敏感元件表面发生少量的生物附着就可能使器件工作性能受到破坏 , 从而造成仪器传动机构失灵、信号失真、性能下降、使用寿命缩短等严重危害。由于海洋监测仪器本身价格昂贵 , 其所测定数据价值有时远超过仪器本身的价值 , 因此防止海洋生物附着 ( 防污 ) 是海洋监测仪器长期运行和获取准确可靠数据的重要保证。

    目前 , 应用于海洋监测仪器上的防污技术主要有 : 防污涂层、防污材料 ( 如铜合金 ) 、机械方法 ( 如电动刷 ) 、电化学方法 ( 电解环绕传感器的铜片 ) [ 4 ] 。其中涂刷防污涂层是应用最广泛、最有效的一种防污技术 , 国内外在结构设施上使用的防污涂料已经有许多成熟的产品 , 这些产品主要以无锡自抛光防污涂料为主 , 而新型环保的无毒防污涂料也正呈上升的发展趋势 [ 5 - 6 ] 。

    实施防生物附着涂层技术的前提条件是其在具有良好的控制生物附着能力的同时又不影响传感器的各种实用性能和测量指标。根据海洋监测仪器的结构特点 , 海洋监测仪器的生物附着构件大致可分为 4 类 : 传动结构、光学器件、壳体表面、传感器 ( 表面或通路 ) 。显然 , 它们需要的防护涂层性质是不同的。传动结构防护涂层应具有质量轻、耐冲刷、附着力强的特点 ; 光学器件防护涂层必须透明 ; 壳体表面防污涂层的要求与船舶用防污涂料相似 ; 传感器 ( 表面或通路 ) 防护涂层需要考虑涂装工艺和对监测参数的影响 [ 7 ] 。海洋监测仪器防污工作是一项较为复杂的工程 , 涉及到海洋化学、材料学、生物学等多个学科 , 到目前为止 , 还没有可以有效解决生物污损的产品。

    本文在对当前国内外现有的防污技术调研的基础上 , 筛选出 8 种最具有代表性的防污涂料 ( 编号为 C 1 ～ C 8 ) 、铜合金、抗菌陶瓷以及自行开发的防污材料 ( 透明防污涂层、防污环 ) 作为研究对象。由于海洋监测仪器种类繁多、结构复杂、价格昂贵 , 为了解决其实际应用中具体的防污问题 , 我们自行设计了多种构件来模拟不同海洋监测仪器的关键部件 , 考察各种防污材料在这些构件上的实海防污性能 , 为筛选与海洋监测仪器结构材料相适应的且不影响器件测量性能的低毒、长效、广谱的防污技术提供依据。

    1 　实　验

    1. 1 　实验材料与设备

    不锈钢板 ; 不锈钢棒 ; 不锈钢管 ; 不锈钢螺栓 ; 紫铜管、棒 ; 黄铜管、棒 ; 木框 ; 玻璃镜片 ; 可见光抗菌陶瓷 ; 国外无锡自抛光防污涂料 (C 1 ～ C 5 ) ; 国内长效厚浆型防污涂料 C 6 ; 国内环保型无毒防污涂料 C 7 ; 国外新型低表面能防污涂料 C 8 ; 自主开发的防污材料 :NAF 透明防污涂层、防污环 ; 防腐底漆 ( 国外环氧型防腐漆 ) ; 砂磨机 ; 切割机 ; 台式电钻机 ; 涂刷工具等。

    1. 2 　实验方法

    1. 2. 1 实验样板制备

    (1) 带有不同尺寸突起物的样板制备

    将不锈钢板 ( 15 cm × 25 cm ) 水洗去污 , 然后使用砂磨机 ( 砂带为 80 目 ) 将其表面打毛 , 再用台式电钻在钢板上钻出直径为 3 mm 、 6 mm 、 9 mm 的孔并加工成螺口 ; 将直径为 3 mm 、 6 mm 、 9 mm 的不锈钢棒和管和黄铜、紫铜的棒和管用切割机截成 60 mm 的长度并将一端加工成螺丝 , 将其固定在钢板上相应的螺口内 , 然后在钢板上涂刷 2 道防腐底漆 , 再涂刷不同种类的防污涂料。样板示意图如图 1 ( a) 所示。