[发明专利]一种利用高压脉冲电场防海水及淡水生物污损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水及淡水防生物污损领域，具体为一种利用高压脉冲电场作用在高电阻导电涂料上，通过高压电场对生物的破坏作用防止设施上海水及淡水生物污损的方法。

背景技术

长期浸没在海水及淡水水线以下的海洋设施、船舶壳体和螺旋桨，受到各种生物（如微生物、贝类、藻类、海草、水草等）和其他污物的附着，使设施受到污损，在影响美观的同时，导致海洋设施和船舶的生物腐蚀，船舶航行时的表面阻力增大，航速降低，燃料的消耗速率增加，船舶需定期进行清理，耗资耗时巨大。因此，如何有效防止海洋设施及船舶的生物污损已成为世界范围内共同关心的课题。

目前，防污损的主要方法为涂覆防污损涂料的方法。其中，有毒自抛光防污涂料技术成熟，效果好，但随着有机锡的禁用，及人们对以铜系和农药DDT、敌百虫等为防污剂的防污涂料的毒性及其所造成的海洋环境污染的认识不断加深，而低毒涂料及低表面能等技术防污效果有限，人们期待着高效环保防污方法的问世。电流防污技术是一种环保的防污方法，其原理为，在阳极和阴极之间通以电流，海水在阳极表面被电解，产生次氯酸。阳极的电极表面由次氯酸离子覆盖，这样就可以防止微生物、藻类、贝类等海洋生物的附着。目前所用电防污技术均为电流防污方法，虽然有专利和文献称为电场防污，但其本质上均需有电流通过水体。电流防污技术虽然可环保有效地防止污损，但其耗电大，需阴阳极相对，阳极选择及对防护体结构限制大。而且，虽然通过导电涂膜方式可以将电流法应用于船体和海洋设施的防污，但其对涂料导电性、耐海水电解性及对电解设备要求高，耗能大，因此目前国外也仅用于小型设施和船舶。另外，目前导电膜的导电性和耐海水电解性仍需提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、环保、节能、操作简单、工艺条件容易控制、低成本的利用高压脉冲电场作用于高电阻导电涂料上的防止海水及淡水生物污损的方法。

本发明的技术方案是：

一种利用高压脉冲电场防海水及淡水生物污损的方法，将导电涂料层引线至高压脉冲电源，使外加高压电场作用在高电阻导电涂料上，在外加高压电场下杀菌、抗污损，所施加高压脉冲电压峰值为1000V～50000V，每次作用时间为0.001秒以上。

所述的高压脉冲采用矩形波、锯齿波、三角波、尖峰波或阶梯波，高压脉冲电压峰值优选为5000V～30000V，每次作用时间优选为0.1秒～1分钟。

所述的高压脉冲频率为1KHz-10MHz，占空比为0.05-0.95。

所述的导电涂料表面可进行绝缘处理，即不需要电流通过海水或淡水，导电涂料涂于金属表面之前需对金属表面进行绝缘处理。

所述的利用高压脉冲电场防海水及淡水生物污损的方法，将碳纤维、碳黑、石墨、碳化钛、钛硅碳、钛铝碳、钛锡碳、二硼化钛、二硼化锆之一种或两种以上，作为导电剂加入涂料中均匀混合，得到导电涂料。

所述的涂料为环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氟碳涂料、氯化橡胶涂料、丙烯酸涂料、聚乙烯涂料或聚丙烯涂料。

所述的导电涂料中，导电剂的重量百分含量为0.0005～20%，最终得到的导电涂料电阻为1Ω～1GΩ。

所述的导电涂料中，导电剂的重量百分含量优选为0.001～10%，最终得到的导电涂料电阻优选为500Ω～500MΩ。

所述的碳纤维，加入前需短切至0.05mm～20mm长度，通过搅拌或球磨方法加入至涂料中；所述的碳黑在使用前需球磨、过筛后通过搅拌或球磨方法加入至涂料中；所述的石墨、碳化钛、钛硅碳、钛铝碳、钛锡碳、二硼化钛、二硼化锆粉末需球磨30min～20小时后通过搅拌或球磨方法加入至涂料中。

所述的球磨方式为行星式、振动式或滚筒式球磨方法。

本发明的设计思想是：

本发明将外加高压电场作用在高电阻导电涂料上，外加高压电场下，有无电流通过均可以起到杀菌作用。其实质是利用高强度脉冲电场瞬时破坏微生物的细胞膜，大幅增加了细胞膜的可渗透性，使微生物死亡。无论是动物、植物还是微生物的细胞，当外加电场作用时，都会被诱导产生横跨膜电位差。当整个横跨膜电位差达到极限值时，使膜结构变成无序状态，形成细孔，外加电场的反复作用（脉冲）使细孔增多增大，渗透能力增强，渗透程度取决于应用的电场强度、脉冲波形、脉冲宽度和脉冲数。