一种防污材料抗生物污损性能测试方法技术

本发明专利技术属于防污材料性能测试技术领域，具体涉及一种防污材料抗生物污损性能测试方法，通过实验测试6‑10组不同浓度生物黏附剂水溶液的接触角和滚动角，分别线性拟合计算得到生物黏附剂在待测材料表面的接触角和滚动角，然后分别与空白样品的接触角和滚动角对比，计算出待测材料的抗生物黏附剂黏附系数，并以抗生物黏附剂黏附系数作为对比和评价生物黏附剂在待测材料表面的附着特性参数；其工艺流程简单，原理可靠，可重复性强，测试过程时间短，环保节能，经济成本低，可操作性强，测试结果准确度高，应用于低表面能、表面微结构、水凝胶和污损释放型的防污涂层及树脂的快速评价，具有良好的推广和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于防污材料性能测试
，具体涉及一种防污材料抗生物污损性能测试方法，在室内条件下，利用生物黏附剂测试和评价海洋环境中船舶及海洋工程水下设施表面防护材料的防污性能，具有快速筛选和准确评价的功效。
技术介绍
：海洋生物污损是附着性海洋生物在船舶及海洋工程设施表面黏附并造成危害的现象，海洋生物污损使船舶航行阻力增大，引起通海管道内径缩小进而阻塞，造成滨海电厂冷却设备的导热效率降低，还会使渔业养殖网箱阻塞导致营养流通效率下降造成减产；防除生物污损常采用的措施是在船舶壳体外表面等开放环境构建一层防护材料，包括涂刷防污涂料和电镀铜保护层，防护材料对污损生物的附着和生长产生抑制作用，实现防污目的；防污材料的使用期限通常仅有几年的服役寿命，现有技术中的氧化亚铜防污漆的期效一般为3年，较短地防污期效对船舶而言，意味着坞修间隔太短，降低了在航率，限制航行里程；对滨海设施而言，则需要频繁的清理工作，所以延长防污材料期效是海洋防污领域的不懈追求，基于此，对防污材料的筛选和评价是必不可少的环节。目前，防污材料防污性能的测试主要是采用实海挂板方法，按照GB5370-2007防污样板浅海浸泡试验方法和GB7789-2007船舶防污漆防污性能动态试验方法进行试验的周期通常为1-3年，减缓了防污材料的筛选速度，限制了防污材料的发展速度，而且受海洋环境影响大，不同地点和不同季节的试验结果存在很大差异。中国专利201310725873.4公开的一种快速简易筛选评价海洋防污剂的方法，以分离自海洋的海洋细菌为受试生物，将凝胶剂加入到细菌液体培养基中加热溶解、冷却后，将受试化合物均匀分散在凝胶溶液中，然后将含受试化合物凝胶溶液均匀涂布玻璃板上制成凝胶测试板，将凝胶测试板置于接种受试生物的海水中，连续培养后，将凝胶测试板取出、淋洗，定容于容量瓶中，测试OD值(光密度值)或吸光度值，将OD值或吸光度值换算成抑菌率，通过比较抑菌率的大小评价受试化合物的防污性能，用于防污剂的筛选；中国专利201120484136.6公开的一种模拟动态海水对防污涂层性能影响的装置，包括水槽、连接在水槽出口端的水泵、连接在水泵出口端的稳流罐、并联连接在稳流罐的出口端和水槽的进口端之间的两个试样测试回路、片状试样安装管和至少两段管状试样安装管，水槽的上方设有电灯，试样测试回路包括进液管和同出液管，出液管上安装有取样阀门，用于含防污剂的防污涂层的性能测试；201010531314.6一种流道式海洋生物附着力测试装置，箱盒式结构的沉降室内上侧自右向左依次分别制有进水口、开孔不锈钢板、蜂窝状聚碳酸酯板、不锈钢筛板和排气阀，沉降室左端横向制有测试腔，测试腔左端侧边上制有差压变送器，测试腔中置有真空泵，测试腔的左侧端置有水槽，水槽的顶端制有光源，水槽底部引出管道经过多端阀门控制与进水口连通，其连通的管道中依次分别制有变频泵、流量计和压力变送器，用于评价材料在外力下脱除污损生物的能力。因此，建立海洋防污材料的室内快速评价方法，有助于加快新型防污材料的开发速度，提高新产品的研制效率，为高效长效防污材料的专利技术提供技术支撑，研发一种防污材料抗生物污损性能测试方法，利用生物黏附剂在固体表面的接触行为测试生物黏附剂在待测材料表面的浸润性，用于评价低表面能型、表面微结构型和污损释放型的防污涂层的防污性能，达到快速评价待测材料抗污损性能的目的。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种防污材料抗生物污损性能测试方法，在室内环境中利用污损生物黏附剂直接快速评价防污材料的抗生物污损性能。为了实现上述目的，本专利技术涉及的防污材料抗生物污损性能测试方法的工艺过程包括制备生物黏附剂、测试接触角、测试滚动角、计算抗黏附系数和评价防污性能五个步骤：(1)、制备生物黏附剂：在室内条件下将污损生物硅藻体纯培养到105-106个/mL,取500mL硅藻体置于离心管中用灭菌蒸馏水洗涤硅藻体除去其中的盐份后，置于离心机中以12000r/min的速度离心10min，去除上清液，再用灭菌蒸馏水冲洗1-3次后离心并去除上清液；再用20mL质量百分比浓度为80-95％的乙醇水溶液浸提硅藻体5-30min，离心后去除上清液，重复浸提、离心和去除上清液3次，得到硅藻体沉淀物，将硅藻体沉淀物悬浮在20mL灭菌蒸馏水中，加热至70-95℃，用20mL蒸馏水浸提硅藻体沉淀物0.5-4h，离心后收集上清液，在蒸馏水中透析上清液24-48h，每隔6h更换一次蒸馏水，将透析后的上清液低温冻实，得到固态上清液，将固态上清液置于真空冷冻干燥仪中冷冻干燥24-96h除去水份，得到生物黏附剂，冷冻备用，完成生物黏附剂的制备；(2)、测试并计算接触角：取生物黏附剂用水分别配制成6至10份0.1-1mg/mL的生物黏附剂水溶液，使生物黏附剂水溶液的浓度依次呈梯度上升，使用视频光学接触角测量仪分别测试6份生物黏附剂水溶液在一号待测材料表面的接触角，每份生物黏附剂水溶液测试5个平行接触角度数，取平均值，将生物黏附剂水溶液的浓度换算成质量百分比浓度，以生物黏附剂的质量百分比浓度为横坐标，以生物黏附剂在一号待测材料表面的接触角为纵坐标，对生物黏附剂水溶液的质量百分比浓度与其对应的接触角进行线性拟合，得到接触角拟合方程，将生物黏附剂的质量百分比浓度c为100代入接触角拟合方程，计算出生物黏附剂在一号待测材料表面的接触角θ；(3)、测试并计算滚动角：再取生物黏附剂用水分别配制成6-10份0.1-1mg/mL的生物黏附剂水溶液，使生物黏附剂水溶液的浓度依次呈梯度上升，使用带刻度的斜面分别测试6份生物黏附剂水溶液在一号待测材料表面的滚动角，每份生物黏附剂水溶液测试5个平行滚动角度数，计算平均值，将生物黏附剂水溶液的浓度换算成质量百分比浓度，以生物黏附剂的质量百分比浓度为横坐标，以生物黏附剂在一号待测材料表面的滚动角为纵坐标，对生物黏附剂水溶液的质量百分比浓度与其对应的滚动角进行线性拟合，得到滚动角拟合方程，将生物黏附剂的质量百分比浓度c为100代入滚动角拟合方程，计算出生物黏附剂在一号待测材料表面的滚动角(4)、计算抗黏附系数：用玻璃载玻片或空白涂层的空白样品作为对照测试材料，采用步骤(2)和步骤(3)分别测试并计算出生物黏附剂在对照测试材料表面的接触角θX和滚动角将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的接触角θ和θX代入公式：得到接触角对比系数f，将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的滚动角和代入公式：得到滚动角对比系数fX，用f-fX计算得到一号待测材料的抗生物黏附剂黏附系数Aad；或者将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的接触角θ和θX以及生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的滚动角和代入公式：计算得到一号待测材料的抗生物黏附剂黏附系数Aad；(5)、评价防污性能：按照步骤(2)、(3)和(4)同时对多个待测材料进行对比实验，得出各个待测材料的抗生物黏附剂黏附系数，Aad数值越小，生物黏附剂越容易在待测材料表面吸附，表明待测材料的抗生物黏附剂黏附性能越弱，Aad数值越大，生物黏附剂越不容易在待测材料表面吸附，表明待测材料的抗生物黏附剂黏附性能越强。本专利技术与现有技术相比，通过实验测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防污材料抗生物污损性能测试方法，其特征在于工艺过程包括制备生物黏附剂、测试并计算接触角、测试并计算滚动角、计算抗黏附系数和评价防污性能五个步骤：(1)、制备生物黏附剂：在室内条件下将污损生物硅藻体纯培养到105‑106个/mL,取500mL硅藻体置于离心管中用灭菌蒸馏水洗涤硅藻体除去其中的盐份后，置于离心机中以12000r/min的速度离心10min，去除上清液，再用灭菌蒸馏水冲洗1‑3次后离心并去除上清液；再用20mL质量百分比浓度为80‑95％的乙醇水溶液浸提硅藻体5‑30min，离心后去除上清液，重复浸提、离心和去除上清液3次，得到硅藻体沉淀物，将硅藻体沉淀物悬浮在20mL灭菌蒸馏水中，加热至70‑95℃，用20mL蒸馏水浸提硅藻体沉淀物0.5‑4h，离心后收集上清液，在蒸馏水中透析上清液24‑48h，每隔6h更换一次蒸馏水，将透析后的上清液低温冻实，得到固态上清液，将固态上清液置于真空冷冻干燥仪中冷冻干燥24‑96h除去水份，得到生物黏附剂，冷冻备用，完成生物黏附剂的制备；(2)、测试并计算接触角：取生物黏附剂用水分别配制成6至10份0.1‑1mg/mL的生物黏附剂水溶液，使生物黏附剂水溶液的浓度依次呈梯度上升，使用视频光学接触角测量仪分别测试6份生物黏附剂水溶液在一号待测材料表面的接触角，每份生物黏附剂水溶液测试5个平行接触角度数，取平均值，将生物黏附剂水溶液的浓度换算成质量百分比浓度，以生物黏附剂的质量百分比浓度为横坐标，以生物黏附剂在一号待测材料表面的接触角为纵坐标，对生物黏附剂水溶液的质量百分比浓度与其对应的接触角进行线性拟合，得到接触角拟合方程，将生物黏附剂的质量百分比浓度c为100代入接触角拟合方程，计算出生物黏附剂在一号待测材料表面的接触角θ；(3)、测试并计算滚动角：再取生物黏附剂用水分别配制成6‑10份0.1‑1mg/mL的生物黏附剂水溶液，使生物黏附剂水溶液的浓度依次呈梯度上升，使用带刻度的斜面分别测试6份生物黏附剂水溶液在一号待测材料表面的滚动角，每份生物黏附剂水溶液测试5个平行滚动角度数，计算平均值，将生物黏附剂水溶液的浓度换算成质量百分比浓度，以生物黏附剂的质量百分比浓度为横坐标，以生物黏附剂在一号待测材料表面的滚动角为纵坐标，对生物黏附剂水溶液的质量百分比浓度与其对应的滚动角进行线性拟合，得到滚动角拟合方程，将生物黏附剂的质量百分比浓度c为100代入滚动角拟合方程，计算出生物黏附剂在一号待测材料表面的滚动角(4)、计算抗黏附系数：用玻璃载玻片或空白涂层的空白样品作为对照测试材料，采用步骤(2)和步骤(3)分别测试并计算出生物黏附剂在对照测试材料表面的接触角θX和滚动角将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的接触角θ和θX代入公式：得到接触角对比系数f，将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的滚动角和代入公式：得到滚动角对比系数fX，用f‑fX计算得到一号待测材料的抗生物黏附剂黏附系数Aad；或者将生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的接触角θ和θX以及生物黏附剂在一号待测材料与对照测试材料表面的滚动角和代入公式：计算得到一号待测材料的抗生物黏附剂黏附系数Aad；(5)、评价防污性能：按照步骤(2)、(3)和(4)同时对多个待测材料进行对比实验，得出各个待测材料的抗生物黏附剂黏附系数，Aad数值越小，生物黏附剂越容易在待测材料表面吸附，表明待测材料的抗生物黏附剂黏附性能越弱，Aad数值越大，生物黏附剂越不容易在待测材料表面吸附，表明待测材料的抗生物黏附剂黏附性能越强。...

【技术特征摘要】
1.一种防污材料抗生物污损性能测试方法，其特征在于工艺过程包括制备生物黏附剂、测试并计算接触角、测试并计算滚动角、计算抗黏附系数和评价防污性能五个步骤：(1)、制备生物黏附剂：在室内条件下将污损生物硅藻体纯培养到105-106个/mL,取500mL硅藻体置于离心管中用灭菌蒸馏水洗涤硅藻体除去其中的盐份后，置于离心机中以12000r/min的速度离心10min，去除上清液，再用灭菌蒸馏水冲洗1-3次后离心并去除上清液；再用20mL质量百分比浓度为80-95％的乙醇水溶液浸提硅藻体5-30min，离心后去除上清液，重复浸提、离心和去除上清液3次，得到硅藻体沉淀物，将硅藻体沉淀物悬浮在20mL灭菌蒸馏水中，加热至70-95℃，用20mL蒸馏水浸提硅藻体沉淀物0.5-4h，离心后收集上清液，在蒸馏水中透析上清液24-48h，每隔6h更换一次蒸馏水，将透析后的上清液低温冻实，得到固态上清液，将固态上清液置于真空冷冻干燥仪中冷冻干燥24-96h除去水份，得到生物黏附剂，冷冻备用，完成生物黏附剂的制备；(2)、测试并计算接触角：取生物黏附剂用水分别配制成6至10份0.1-1mg/mL的生物黏附剂水溶液，使生物黏附剂水溶液的浓度依次呈梯度上升，使用视频光学接触角测量仪分别测试6份生物黏附剂水溶液在一号待测材料表面的接触角，每份生物黏附剂水溶液测试5个平行接触角度数，取平均值，将生物黏附剂水溶液的浓度换算成质量百分比浓度，以生物黏附剂的质量百分比浓度为横坐标，以生物黏附剂在一号待测材料表面的接触角为纵坐标，对生物黏附剂水溶液的质量百分比浓度与其对应的接触角进行线性拟合，得到接触角拟合方程，将生物黏附剂的质量百分比浓度c为100代入接触角拟合方程，计算出生物黏附剂在一号待测材料表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑纪勇，蔺存国，阴晓宁，孙智勇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37