冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--温度、水流对铜渗出率的影响

实验考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同温度及流速海水中的铜渗出率。实验结果表明:海水温度的升高,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时也因为加速了氧的扩散,促进Cu(I)氧化为难溶的碱式碳酸铜覆盖于涂层表面,在一定范围内抑制了氧化亚铜的溶解。海水流速的升高,加剧了铜金属的冲刷腐蚀,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量的增加、温度及流速的降低和浸泡时间的延长而增加。

多变量海水环境中冷喷涂铜复合涂层的铜渗出率及人工神经网络预测系统

本试验考察了不同Cu_2O含量的冷喷涂铜复合涂层在不同O_2浓度、盐度、温度及流速的海水环境中的铜渗出率。同时通过Matlab 2013b的人工神经网络工具箱建立了预测该涂层在多变量海水环境中铜渗出率的BP神经网络系统,该BP神经网络表现出了很好的预测精度和泛化能力,平均预测误差在10%以内。

基于BP神经网络的多变量海水环境中冷喷涂铜复合防腐防污涂层的铜渗出率预测系统

实验应用Matlab 2013b建立了用于冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率预测的BP人工神经网络系统。网络采用5-28-1三层网络结构,隐层传递函数为对数S型函数(logsig),输出层传递函数为线性函数(purelin),训练函数采用trainlm函数,训练误差目标设置为1×10^(-7),训练前对网络的权值和阈值进行零初始化。实验结果表明该神经网络具有很好的预测能力和泛化能力,能够有效地预测冷喷涂Cu-Cu_2O涂层在多环境变量海水中的铜渗出率,预测误差在10%以内。

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--溶解氧、盐度对铜渗出率的影响

考察了冷喷涂Cu-Cu2O防污涂层在不同溶解氧及盐度海水中的铜渗出率。实验结果表明:涂层总铜渗出率由两部分组成,分别为铜金属的电化学溶解和氧化亚铜的化学溶解。海水溶解氧的增加,利于铜金属的电化学溶解及涂层总铜渗出率的增大,同时抑制了氧化亚铜的溶解,但这种抑制作用弱于对铜金属的腐蚀促进作用。海水盐度的升高,利于铜金属的电化学溶解,且促进氧化亚铜的溶解,使涂层总铜渗出率增大。随着浸泡时间延长,由于难溶产物的积累,涂层总铜渗出率降低。氧化亚铜的渗出率贡献比随其含量增加、溶解氧降低、盐度增加或浸泡时间延长而增加。

冷喷涂Cu-Cu_2O涂层防污性能研究

通过冷喷涂技术制备了4种不同Cu、Cu2O配比的Cu-Cu2O涂层,涂层组分表征实验及实海防污挂片实验结果表明:在喷涂过程中,Cu粉和Cu2O粉均没有出现大量氧化现象,涂层的主要防污组分Cu2O能够顺利制备到涂层中;在喷涂过程中Cu2O粉不能100%利用,10%Cu2O-90%Cu、20%Cu2O-80%Cu和30%Cu2O-70%Cu粉末制备的涂层中Cu2O实际的质量分数分别为8.35%、15.72%、22.57%;Cu2O对Cu涂层溶解的促进作用和Cu2O自身与Cl-的反应,使涂层中Cu2O含量越高,铜离子渗出率越大。20%Cu2O-80%Cu涂层和30%Cu2O-70%Cu涂层的铜离子渗出率始终保持在50μg/(cm2·d)以上,可以抑制绝大部分海生物的附着;实际涂层样板在厦门海域分别浸泡1个月、3个月、13个月,各时段防污效果最好的始终是30%Cu2O-70%Cu涂层。

冷喷涂Cu-Cu2O涂层防污机理研究--机理讨论

总结了冷喷涂Cu-Cu2O涂层在不同溶解氧、盐度、温度及流速海水中的铜渗出率,继续讨论涂层的防污机理。本文认为铜的腐蚀或氧化亚铜(膜)的溶解,释放出可溶性铜离子或亚铜离子,在其表面形成富含溶解态铜离子或亚铜离子的水层从而毒杀靠近的海生物,这是铜、铜合金以及以氧化亚铜为防污剂的涂料产生防污功效的原因。冷喷涂Cu-Cu2O涂层的铜渗出机制为:铜与氧化亚铜形成腐蚀微电池,其中铜作为阳极,氧化亚铜作为阴极促进铜阳极的溶解。铜的电化学溶解通过增加表面CuCl-2浓度和降低氧化亚铜附近Cl-浓度的方式抑制了氧化亚铜的溶解。由于氧化亚铜颗粒和铜表面的氧化亚铜膜结构不同,后者溶解速率大于前者,整个涂层的减薄过程由铜的腐蚀控制。

含内盐丙烯酸酯防污涂料的制备和性能研究

用自由基溶液聚合法合成了甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)-丙烯酸乙酯(EA)-甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)和DMC-EA-GMA-丙烯酸羟乙酯(HEA)共聚物,并以此为成膜树脂制备了相应的防污涂料。测试结果表明:随着成膜树脂中SBMA用量的增加,涂膜的抗拉强度下降,剪切强度和吸水率增加;随HEA用量的增加,涂膜的抗拉强度和剪切强度均下降,吸水率和铜离子渗出率增加。HEA用量为树脂质量5%和10%时,15℃以上的铜离子渗出率明显高于10℃时的铜离子渗出率,这对防污剂氧化亚铜的温控释放是十分有利的。

海洋工程应用水下涂装防污涂料的研究

将叠氮基团接枝到环氧树脂上以提高环氧树脂的湿态附着强度,然后将其与环氧树脂618按不同比例复配制备成水下涂装防污涂料,并对涂料的附着强度、铜离子渗出率及海洋防污性能进行研究。研究表明,随着叠氮化环氧树脂用量的增加,水下防污涂层的附着强度先升高后降低;铜离子渗透出率测定和实海浸泡表明该水下涂装防污涂料具有一定的防污性能。