2014年6月,笔者应上海市离退休高级专家协会化工冶金分会邀请,作“改性塑料的创新”报告。报告结束后,一位专家提出:在东海野生大黄鱼养殖中,他们采用4-8个足球场大小的铜网进行养殖。铜网能防止水生生物附着,但尼龙网易被堵塞,导致网内外海水无法流通,影响大黄鱼生长甚至死亡。然而,铜价格昂贵,且在海水中腐蚀严重,直径4mm的铜杆编织的铜网每年腐蚀约0.25mm,使用寿命仅5年左右,到期需更换,否则强度不足会导致大黄鱼逃逸。这增加了养殖成本,使海鲜价格居高不下。专家询问:能否将铜与塑料结合制成养殖网,减少铜用量、降低成本?笔者回答可行,类似于在塑料中添加碳酸钙等无机物。
研发原理:1893年,瑞士植物学家内格里发现微量铜具有杀菌作用,即微量作用:千分之一的铜离子即可杀灭青藻。金属离子中,银、水银、铜的微量作用最强,其氯化物在2~15×10⁻⁶浓度下,37℃经24小时可杀灭伤寒病菌。铜网在海水中释放铜离子,与氯离子协同作用,防止水生生物附着。
技术难点:用尼龙与铜粉生产尼龙铜合金网,需保证强度前提下铜离子持续释放,且释放浓度在5年使用期内基本不变。这要求铜粉分散均匀,并添加控制释放的添加剂。
塑料基材选择:尼龙具有高强度、耐疲劳、耐热、耐磨、耐腐蚀、无毒、耐候、电绝缘、轻便易成型等优点,且吸水后韧性增强,能抵抗养殖碰撞和风浪冲击。
主要原材料:尼龙、铜粉。
生产工艺:采用全造料法,将尼龙、铜粉及助剂混合挤出造粒,再加工成网。工艺简单、环保,无三废产生。具体流程见下图。

效果:研制的尼龙铜合金材料拉伸强度>40MPa,弹性模量>0.4GPa。铜粉在尼龙中分散均匀(见显微照片)。


在大海中放置6个月后,普通尼龙样品附着大量水生生物,而尼龙铜合金样品几乎无附着(见右上图)。经过3年多研发,已取得阶段性成果,并申请2项国家发明专利。

讨论:试验证明,利用铜的微量作用开发的尼龙铜合金材料,可有效防止水生生物附着,效果与铜网相当。但样品上仍有少量生物,需进一步研究以超越铜网效果。