[發明專利]一種利用高壓脈沖電場防海水及淡水生物污損的方法

有效

• 申請號: 201410046653.3
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103865307A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 吳進怡;陳超核;柴柯
• 申請（專利權）人: 海南大學;華南理工大學
• 主分類號: C09D5/24
• 分類號: C09D5/24;C09D163/00;C09D163/02;C09D127/16;C09D175/04;B63B59/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及海水及淡水防生物污損領域，具體為一種利用高壓脈沖電場作用在高電阻導電涂料上，通過高壓電場對生物的破壞作用防止設施上海水及淡水生物污損的方法。

背景技術

長期浸沒在海水及淡水水線以下的海洋設施、船舶殼體和螺旋槳，受到各種生物（如微生物、貝類、藻類、海草、水草等）和其他污物的附著，使設施受到污損，在影響美觀的同時，導致海洋設施和船舶的生物腐蝕，船舶航行時的表面阻力增大，航速降低，燃料的消耗速率增加，船舶需定期進行清理，耗資耗時巨大。因此，如何有效防止海洋設施及船舶的生物污損已成為世界范圍內共同關心的課題。

目前，防污損的主要方法為涂覆防污損涂料的方法。其中，有毒自拋光防污涂料技術成熟，效果好，但隨著有機錫的禁用，及人們對以銅系和農藥DDT、敵百蟲等為防污劑的防污涂料的毒性及其所造成的海洋環境污染的認識不斷加深，而低毒涂料及低表面能等技術防污效果有限，人們期待著高效環保防污方法的問世。電流防污技術是一種環保的防污方法，其原理為，在陽極和陰極之間通以電流，海水在陽極表面被電解，產生次氯酸。陽極的電極表面由次氯酸離子覆蓋，這樣就可以防止微生物、藻類、貝類等海洋生物的附著。目前所用電防污技術均為電流防污方法，雖然有專利和文獻稱為電場防污，但其本質上均需有電流通過水體。電流防污技術雖然可環保有效地防止污損，但其耗電大，需陰陽極相對，陽極選擇及對防護體結構限制大。而且，雖然通過導電涂膜方式可以將電流法應用于船體和海洋設施的防污，但其對涂料導電性、耐海水電解性及對電解設備要求高，耗能大，因此目前國外也僅用于小型設施和船舶。另外，目前導電膜的導電性和耐海水電解性仍需提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效、環保、節能、操作簡單、工藝條件容易控制、低成本的利用高壓脈沖電場作用于高電阻導電涂料上的防止海水及淡水生物污損的方法。

本發明的技術方案是：

一種利用高壓脈沖電場防海水及淡水生物污損的方法，將導電涂料層引線至高壓脈沖電源，使外加高壓電場作用在高電阻導電涂料上，在外加高壓電場下殺菌、抗污損，所施加高壓脈沖電壓峰值為1000V～50000V，每次作用時間為0.001秒以上。

所述的高壓脈沖采用矩形波、鋸齒波、三角波、尖峰波或階梯波，高壓脈沖電壓峰值優選為5000V～30000V，每次作用時間優選為0.1秒～1分鐘。

所述的高壓脈沖頻率為1KHz-10MHz，占空比為0.05-0.95。

所述的導電涂料表面可進行絕緣處理，即不需要電流通過海水或淡水，導電涂料涂于金屬表面之前需對金屬表面進行絕緣處理。

所述的利用高壓脈沖電場防海水及淡水生物污損的方法，將碳纖維、碳黑、石墨、碳化鈦、鈦硅碳、鈦鋁碳、鈦錫碳、二硼化鈦、二硼化鋯之一種或兩種以上，作為導電劑加入涂料中均勻混合，得到導電涂料。

所述的涂料為環氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、氟碳涂料、氯化橡膠涂料、丙烯酸涂料、聚乙烯涂料或聚丙烯涂料。

所述的導電涂料中，導電劑的重量百分含量為0.0005～20%，最終得到的導電涂料電阻為1Ω～1GΩ。

所述的導電涂料中，導電劑的重量百分含量優選為0.001～10%，最終得到的導電涂料電阻優選為500Ω～500MΩ。

所述的碳纖維，加入前需短切至0.05mm～20mm長度，通過攪拌或球磨方法加入至涂料中；所述的碳黑在使用前需球磨、過篩后通過攪拌或球磨方法加入至涂料中；所述的石墨、碳化鈦、鈦硅碳、鈦鋁碳、鈦錫碳、二硼化鈦、二硼化鋯粉末需球磨30min～20小時后通過攪拌或球磨方法加入至涂料中。

所述的球磨方式為行星式、振動式或滾筒式球磨方法。

本發明的設計思想是：

本發明將外加高壓電場作用在高電阻導電涂料上，外加高壓電場下，有無電流通過均可以起到殺菌作用。其實質是利用高強度脈沖電場瞬時破壞微生物的細胞膜，大幅增加了細胞膜的可滲透性，使微生物死亡。無論是動物、植物還是微生物的細胞，當外加電場作用時，都會被誘導產生橫跨膜電位差。當整個橫跨膜電位差達到極限值時，使膜結構變成無序狀態，形成細孔，外加電場的反復作用（脈沖）使細孔增多增大，滲透能力增強，滲透程度取決于應用的電場強度、脈沖波形、脈沖寬度和脈沖數。