海洋环境下微生物对聚氨酯清漆涂层的分解作用和腐蚀进程的影响

• 作 者: 闫小宇
• 出 处: 海南大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 聚氨酯清漆涂层 微生物分解 腐蚀 电化学阻抗谱 红外光谱

随着人们对海洋资源的开发利用,海洋腐蚀和生物污损已经成为人类所面对的两大重要难题。自然海水是一种很强的腐蚀性介质,含有复杂的腐蚀性物质和种类繁多的微生物。涂覆了涂料的船舶及海洋设施能极大地隔绝海洋中各种藻类、细菌微生物的接触,降低因海洋微生物附着造成的船体及设备的腐蚀、航速减慢、燃料消耗增加、经济损失巨大等问题。而在众多的防腐蚀涂料中,聚氨酯防腐涂料是继其他防腐涂料之后的最通用的涂料品种,其用量仅次于醇酸树脂涂料,具有高表面能并且可以有效减少海水与涂层的接触角,起到防护作用。微生物对金属的腐蚀研究已经被国内外期刊媒体大量收录和报导,但是相关微生物对有机涂层的分解和腐蚀破坏进程研究却相对较少。本文以中国科学院金属研究所提供聚氨酯清漆涂层为研究对象,采用电化学交流阻抗技术(EIS)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、接触角测试等技术,将浸泡在菌液浸泡体系与无菌海水浸泡体系的涂层作比较,保持实验体系处于26℃℃的无菌环境,探究热带海洋微生物对聚氨酯清漆涂层的分解作用以及腐蚀进程的影响。实验证实,假单胞菌、芽孢杆菌、黄杆菌三种海洋微生物对涂层的影响程度从大到小依次为假单胞菌、芽孢杆菌、黄杆菌,其中假单胞菌对涂层阻抗的影响较为显著,阻抗值随着浸泡时间的延长逐渐减小,在浸泡第35d出现透水失效现象,阻抗值下降两个数量级。芽孢杆菌海水浸泡体系中的涂层在第43d时发生透水失效现象,阻抗值下降一个数量级,而无菌与黄杆菌浸泡条件下分别在第120d和第114d出现出现透水失效现象,阻抗下降值十分接近。SEM数据表明,与无菌海水浸泡系统中的涂层相对比,三种细菌海水溶液浸泡后,涂层表面都形成了完整的生物膜,在假单胞菌海水溶液中的涂层表面出现大量细小的孔洞和粉化痕迹,芽孢杆菌海水溶液的涂层表面出现粉化痕迹,黄杆菌海水溶液中涂层仍非常平整,未出现分解破坏迹象。假单胞菌、黄杆菌、无菌海水体系对涂层自身接触角影响程度类似,都有使接触角降低的作用。红外光谱数据(FTIR)证明,三种海洋微生物对聚氨醋涂层分子结构均有破坏,假单胞菌海水溶液浸泡过后,分子结构中的N-H和醚基中的C-O含量减少。在芽孢杆菌海水溶液浸泡过后,N-H的含量、脲中C=O含量、醚基中的C-O含量都有明显增加。在黄杆菌海水溶液浸泡过后,醚基中的C-O含量明显增加。黄杆菌分解作用虽然改变了聚氨酯分子结构,但并没有改变涂层表面完整性,对涂层透水性、阻抗值没有明显影响。