[发明专利]经包封的杀生物剂和生物驱避剂

说明书

本发明涉及具有高至非常高的负载量(60％w/w‑90％w/w)的经包封的杀生物和/或生物驱避剂化合物的二氧化硅气凝胶，并且涉及在防污组合物中制备和使用这些气凝胶的方法，这些方法特别适于海洋用途。

本申请是进入中国国家阶段日期为2020年12月24日、申请号为201980042777.5、发明名称为“经包封的杀生物剂和生物驱避剂”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有高至非常高的负载量(60％w/w-90％w/w)的经包封的杀生物和/或生物驱避剂化合物的二氧化硅气凝胶，并且涉及在防污组合物中制备和使用这些气凝胶的方法，这些方法特别适于海洋用途。

背景技术

杀生物剂和生物驱避剂是用于防止建筑物、装置或其他区域的有害的生物有机体生长的物质。典型地将杀生物剂和生物驱避剂添加到产物中，如防护涂层、涂料和漆，这些产物可以施加于易受这种有害生长影响的区域。

用于外部或内部施加的防护涂层典型地具有两个基本功能，即，防护和装饰。攻击生物有机体(如例如，处于湿态或者涂料的表面处的真菌和藻类)可能会损害涂料膜的保护作用和其装饰效果。

暴露于海水的轮船表面存在特殊问题，因为其倾向于使微生物、植物、藻类和动物沉降，由此增加了船舶的推进阻力，并且因此降低了速度或增加了燃料消耗。此生物过程被称为污损，并且可以分为两大组：微生物污损，其包含单细胞藻类和细菌的集落，经常被称为“粘泥”，以及大型生物污损，其包含植物(杂草)和动物污损两者。尤其是大型生物污损造成了与推进阻力有关的问题。

由于藤壶的大量侵袭所施加的推进阻力可能会使轮船的燃油消耗增加多达40％(The Economist[经济学人]技术季刊,2011年第3季度,2011年9月3日)。因此，由于降低了燃料成本和减少了CO₂排放，解决一般的污损问题对财务和环境均具有积极的影响，但是与此同时，由于大量杀生物化合物(包括重金属)不断释放到海洋中，出现了防污涂料的问题。

典型地按以下顺序解决污损：细菌、藻类、水螅纲/苔藓虫门、藤壶和其他动物。

通常使用防污涂料/涂层来防止污损，这些防污涂料/涂层在膜表面上释放出具有活性的杀生物化合物。杀生物剂是对微生物细胞有毒的化学化合物，并且因此防止有害的微生物和大型生物的生长，而不太频繁使用的生物驱避剂典型地具有较低的毒性，并且通过驱避或阻止水下装置或区域中的有害生物有机体来起作用。

大多数防污化合物并非对所有类型均有效，这是活性化合物的组合变得必需的原因。在传统的防污涂料中，活性化合物的浸出很少遵循相同的衰减曲线。因此，在其使用寿命结束之前，涂层可能只能部分成功地防止污损。

大多数防污涂层含有氧化亚铜或其他铜衍生物作为驱避杂草和软体动物的活性杀生物剂。氧化亚铜颗粒保持悬浮于从软烧蚀涂料到硬环氧树脂的不同类型的介质中，并与空气中的氧气反应以产生驱避活软体动物和大多数有机杂草生长的铜离子(YachtingMonthly[游艇月刊],2月4日,2016)。

常用的防污铜衍生物是吡啶硫酮铜(CuP，参见例如Almond KM等人,Ecotoxicology[生态毒理学]2016年3月；25(2):389-98)，其能够以固体形式包含在防污涂料中。在这些涂料中，由于涂料膜通过使水流过被抛光，新的CuP颗粒(图1，黑色圆圈)将不断出现在膜表面上。然而，大量的CuP不会有机会在膜表面上发挥计划的杀生物效果，这是因为部分磨蚀的CuP颗粒已经从涂料膜中洗出(图1，白色半圆圈)。

因此，不同的因素，如化学降解和由于从涂料膜中洗出而导致的杀生物剂耗散都限制了其防护寿命，并且必须重新施加新的防污涂料。