Page 78 - 2024年第55卷第3期

层防护法作为可广泛实施的防治手段之一，正越来越受到工程运行维护单位的青睐。表 １给出了现
存涂层防护机理及应用效 果汇 总，可以看 出，效果 较好的 生 物 污损 防护 涂 层 一 般 需 向 基 料 中 添 加
ＣｕＯ、防污剂、重金属等有毒物质，通过有 毒 物 质 渗 出 原 理 实 现 生 物 污 损 防 护 目 的，上 述 方 法 虽
２
然可以实现较好的防治效果，但会对水体造成一定污染，显然不适用于饮用水工程。目前，现存大
多无毒材料防护效果较差，如图 １（ｃ）为环氧类材料表面附着的淡水壳菜。因此，开展输水建筑物
中无毒、切实有效的淡水壳菜防护涂层研发具有重要意义。

图 １ 淡水壳菜造成的生物污损现象

表 １ 生物污损防护涂层汇总

涂层种类 防护机理 应用效果
防护效果较好，涂料有一定毒性，污染水体，不适用
杀生型涂层 添加氧化亚铜、防污剂、重金属等
于饮用水工程
通过基体聚合物水 解 实 现 自 更 新，防 污 剂 中 释 放
无锡自抛光涂层 ［１２］ 使用年限不长，需依靠快速水流，且环保性较差
的金属元素会在生物体内富集 ［１３］
污损阻抗型涂层 涂层表面形成水化层，阻止污损生物黏附 对大型污损生物效果不佳

生物酶防污涂层 ［１４］ 通过生物酶降解污损生物分泌的黏液 处于理论研究阶段
污损释放涂层 通过低表面能使得污损生物附着不牢固 防护效果欠佳，易发生破损，降低使用年限
仿生防污涂层 在涂层表面刻蚀规则微观形貌 大规模应用实施困难
发光涂层 利用光驱离污损生物 污染后失去效果
氟碳树脂涂层 提高混凝土基面光滑度 淡水壳菜附着后难以脱落，效果不佳

２ 试验方案

２．１ 涂层配方设计 为实现输水建筑物中淡水壳菜有效防护，本文开展了淡水壳菜防护涂层研发试
验。研发的有机硅弹性体淡水壳菜防护涂层分为 Ａ、Ｂ两组分，Ａ组分设计见表 ２，Ｂ组分设计见表
３，共设计 ７种配方。Ａ组分为变量配方，编号分别为 Ａ － ０、Ａ － １、Ａ － ３、Ａ － ５、Ａ － ７、ＡＦ － ０．５、ＡＦ －
２ ；其中，Ａ － ０、Ａ － １、Ａ － ３、Ａ － ５、Ａ － ７配方 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ负载量分别为 ０、１、３、５和 ７ｇ，Ｎａｎｏ － ＰＴＦＥ
２
（纳米聚四氟乙烯）负载量均为 ０；ＡＦ － ０．５、ＡＦ － ２配方 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ负载量均为 ３ｇ，Ｎａｎｏ － ＰＴＦＥ负载量
２
分别为 ０．５和 ２ｇ。Ｂ组分为固定配方，编号为 Ｂ － １。Ａ配方中，含氢硅油（ＰＭＨＳ）加入质量通过式
（ １）计算得到。使用前将 Ａ组分中 ７种配方分别与 Ｂ组分充分混合均匀，混合后得到的样品编号分别
为 Ｔ － ０、Ｔ － １、Ｔ － ３、Ｔ － ５、Ｔ － ７、ＴＦ － ０．５、ＴＦ － ２，本文研发的涂层固化成膜原理见图 ２。
Ｍ ?Ｍ ＝ （Ａ × Ｖｉ）?（Ｈ × ２７ ） （１）
１
２
式中：Ｍ 为含氢硅油加入质量；Ｍ 为乙烯基硅油?ＭＱ硅树脂加入质量；Ｖｉ为乙烯基硅油?ＭＱ硅树脂
１ ２
中乙烯基质量百分数；Ｈ为含氢硅油中氢的质量百分数；Ａ为 Ｓｉ － Ｈ?Ｓｉ － Ｖｉ的摩尔比。
— ３ ２ —
６