Antifouling Kaplama Uygulamaları için Reçineler

07 Haziran 2021

Okyanuslarda bakteri, Ulva sporları vb. mikroorganizmalar ve midye ve yosun gibi büyük kirletici organizmalar gibi 4000’den fazla deniz kirletici organizma tespit edilmiştir. Bunlar deniz tesislerinin yüzeyine yapışarak insan deniz ekonomisine zarar verirler. Gövde yüzeyinin aşınması ve biyolojik büyümenin birikmesi, geminin gövdesindeki direncin artmasına neden olarak gemilerin hızının azalmasına ve yakıt tüketiminin artmasına neden olur.

Ek olarak, açık deniz taşımacılığı endüstrisi de bu organizmalardan büyük ölçüde zarar görmektedir. Tesis yüzeyine yapışarak tesisin ağırlığını artırarak tsunami, fırtına gibi diğer çevresel faktörlere karşı tesisin direncini azaltır. Denizcilik endüstrisindeki gelişmelerle birlikte, deniz kirletici organizmalar tarafından daha fazla ekonomik kayıp beklenmektedir.

Deniz tesislerinin temizliği ve bakımı için çok fazla zaman ve para harcanması, araştırmacıların deniz tesislerinin yüzeyine kirletici organizmaların yapışmasını önlemenin yollarını bulmaya yönelmelerini sağlamıştır. Biyolojik yapışmayı önlemek için zehirli kaplamalar uygulanır. Antifouling kaplamalarda, kaplamaya organotin bileşikleri ve bakır oksit gibi zehirli kimyasallar eklenir.

Bu kimyasallar organizmaları zehirler ve öldürürler ama aynı zamanda deniz ortamlarına da zarar verirler. Çevreye olan olumsuz etkileri nedeniyle organik kalay bileşiklerinin zehirli boyalarda kullanılması yasaklanmıştır. [1-3].

Şekil 1. Kirletici organizmaların gemi gövdesine yapışmasının maliyeti [4].

Araştırmacıların denizde kirletici organizmaların neden olduğu sorunlardan kurtulmak için uyguladıkları çeşitli stratejiler vardır. Zehirli olmayan, çevre dostu bileşiklerin, zehirli boyalarda metal bileşikler yerine kullanılması bir yoldur. Bu şekilde kaplamalardaki kimyasal antifoulantlar, kirletici organizmaları zehirleyerek biyolojik büyümeyi engeller. Diğer bir yolda, zehirli boyalarda kullanılan polimerleri silikon veya flor bileşikleri ile modifiye etmektir.

Böylelikle kaplama malzemelerinin yüzeyleri, yapıştıktan sonra kirletici organizmaları serbest bırakma kabiliyetine veya kirletici organizmaların yapışamayacağı kaygan özelliğe sahip yüzeye sahip olur. Hidrofobik karakterli ve düşük yüzey enerjili silikon veya flor bileşikleri, kirletici organizmaların kaplamaların yüzeyine yapışmamasını sağlar. Başka bir stratejide, kaplamaların kolay ayrılma özelliği vardır. Kirletici organizmaların bağlanmasından sonra kaplamalar, yüzeyin kirleticilerle zayıf etkileşimi nedeniyle kirleri serbest bırakır.

Son yıllarda, çürüme önleyici özelliklere sahip birkaç polimer tasarlanmış ve kullanılmıştır.

Çok ilginç olanlarından biri, fiziksel ve serbest bir enerji bariyeri oluşturarak kirletici organizmaların yapışmasını önleyen, sıkıca bağlanmış su tabakası sağlayan yüksek hidrasyon ve yüzey enerjisine sahip hidrofilik ve zwitteriyonik (dipolar iyonlar) polimerlerin kullanılmasıdır [4-8].

Şekil 2. Üç temel zehirli boya stratejisinin şematik gösterimi: 1) kirleticilerin yüzeye yapışmasını önleme (kirlenmeye dirençli), 2) kirletici ve yüzey arasında etkileşimi azaltma (kirlenme-salım) ve 3) kirlilikleri bozma / öldürme [8].

İzel Kimya firması zehirli boyalarda kullanılacak yeni reçinelerin üretimi konusunda araştırmalar yapmaktadır. Reçinelerde flor veya silikon monomerlerin kullanılmasıyla, süperhidrofobik özelliklere sahip çürüme önleyici özelliklere sahip kaplamalar ve polimerlere zwitteriyonik veya hidrofilik monomerlerin dahil edilmesi ile, kirlenme önleyici özelliklere sahip çürüme önleyici kaplamalar elde edilmesi için araştırmalar devam etmektedir.

Referanslar
[1] Gu, Y.; Yu, L.; Mou, J.; Wu, D.; Xu, M.; Zhou, P.; Ren, Y. Research Strategies to Develop   
      Environmentally Friendly Marine Antifouling Coatings. Mar. Drugs 2020, 18, 371.
[2] Daorn, K.A.; Lewis, J.A.; Johnston, E.L. Antifouling strategies: History and regulation,
      ecological impacts and mitigation. Mar. Pollut. Bull. 2011, 62, 453–465.
[3] Lejars, M.; Margaillan, A.; Bressy, C. Fouling release coatings: A nontoxic alternative to
      biocidal antifouling coatings. Chem. Rev. 2012, 112, 4347–4390.
[4] Selim, M.S.; Shenashen, M.A.; El-Safty, S.A.; Higazy, S.A.; Selim, M.M.; Isago, H.;
      Elmarakbi, A. Recent progress in marine foul-release polymeric nanocomposite coatings.
      Prog. Mater. Sci. 2017, 87, 1–32.
[5] Gao, Z.Q.; Jiang, S.M.; Zhang, Q.F.; Li, X.G. Advances in research ofmarine antifouling
      fluorine resin coatings with low surface energy. Electropating Finish. 2017, 36, 273–279.
[6] Arukalam, I.O.; Oguzie, E.E.; Li, Y. Fabrication of FDTS-modified PDMS-ZnO
       nanocomposite hydrophobic coating with anti-fouling capability for corrosion protection
       of Q235 steel. J. Colloid Interface Sci. 2016, 484, 220–228.
[7] Zhou, X.; Xie, Q.Y.; Ma, C.F.; Chen, Z.J.; Zhang, G.Z. Inhibition of marine biofouling by
      use of degradable and hydrolyzable silyl acrylate copolymer. Ind. Eng. Chem. Res. 2015,
      54, 9559–9565.
[8] Maan, A. M. C., Hofman, A. H., de Vos, W. M., Kamperman, M., Recent Developments
      and Practical Feasibility of Polymer‐Based Antifouling Coatings. Adv. Funct. Mater. 2020,
      30, 2000936.

 

Dr. Cemil DIZMAN
Ar-Ge Müdürü
R&D Manager
İzel Kimya
Izel Chemical

 

Gökhan Yıldırım
Ar-Ge Araştırmacı
R&D Researcher
İzel Kimya
Izel Chemical