0 前 言

防污涂料的应用十分广泛｡建筑材料的防污是为了美观; 船舶等与水接触设施的防污是为了减少能耗,提高效率,延长寿命; 电力设备的防污是为了安全,节约成本｡随着时代的发展,防污涂料面临的挑战也越来越严峻｡有毒､有害的防污涂料逐步退出了历史舞台,新的高效环保型防污涂料得到了人们的青睐,但环境友好型的防污涂料还存在很多技术难题亟待攻克｡防污涂料的研究进展至今没有文献作全面分析,只有某个方面的简单应用介绍｡本工作应用 SATI､ Ucinet､NetDraw､SPSS 等软件,对近30年来以防污涂料为主题的3500多篇文献和1 600多篇专利进行统计分析,直观全面地反映了近年来防污涂料的研究进展｡ 

1 统计分析

方法将统计方法引入防污涂料的研究进展分析,采用科学､数字化的手段,直观地反映防污涂料研究领域的热点､核心以及未来的发展趋势,对研究防污涂料具有很大的参考价值,同时,该方法也值得其他领域借鉴｡

首先,在数据库中将关于防污涂料的文献和专利下载保存为可供分析的题录; 再将题录导入SATI,进行各年份论文数(专利数) ､关键词词频(专利研究内容) ､单位发表论文数( 专利来源) 等统计; 最后,将关键词信息输出为对应的共现矩阵,用Ucinet转化格式后,导入NetDraw,进行 K-cores 和 Centrality-Degree分析,逐步得出防污涂料研究热点的变化及趋势｡ 

2 统计结果与分析

2.1 文献分析

2.1.1 文献来源

所分析的3500多篇防污涂料文献源于国内期刊上的文章或者国内学者的文章,主要来自《涂料技术与文摘》､《涂料工业》､《中国涂料》､《涂料文摘》､《材料保护》等在国内涂料行业的权威性中文期 刊,以 及《Biofouling》､《Marine Pollution Bulletin》､《Progress in Organic Coatings》､《Chemosphere》等SCI收录具有代表性的英文期刊｡为了能够更加清晰直观地分析,统计了 1990 ~ 2017年各年对应的文献数｡表1为1990 ~ 2017年各年对应防污涂料文献数量,图1为1990 ~ 2017年各年对应防污涂料文献数量折线图｡

表 1 1990～2017年各年份的文献数量

由表1和图1可知,从1990年至今,防污涂料相关文献整体数量呈增长趋势,2008 年及以后趋近平稳,约200篇左右,其中2016年达到最高的236篇,同时,也预测了2017年全年的防污涂料相关文献约为200篇｡

 2.1.2 关键词词频

科技论文的关键词是从其题名､层次标题和正文中选出来的,能反映论文主题概念,也能反映研究的热点与核心｡通过 SATI 导出关键词词频表,利用 SPSS､ Excel 分析处理,删除如“防污涂料”､“应用”等模糊关键词,合并“有机锡”､“有机锡化合物”等意思相近的关键词,同时,将英文关键词翻译后与中文关键词进行合并,去掉频数小于30的关键词,得到高频关键词词频表( 见表2) ｡

表2 高频关键词词频

由表2可知,防污涂料用防污剂､船舶涂料､海洋防污涂料､低表面能防污涂料等研究得最多; 防污涂料主要包含用于江河或海洋环境的船舶涂料､用于电力设备的防污闪涂料､用于装饰的建筑防污涂料等; 防污涂料主要分为低表面能防污涂料､水性防污涂料､粉末防污涂料､自抛光防污涂料以及导电防污涂料等｡其中水性防污涂料､粉末防污涂料､导电防污涂料及仿生材料是防污涂料研究的新趋势,由于各种环保法规的颁布,有毒有害防污剂被禁止使用,各种符合新形势､新政策的防污涂料应运而生｡

 2.1.3 研究单位

对研究防污涂料的单位进行了统计,表3为研究防污涂料的单位及其发表的论文数量统计结果｡ 表3研究单位及其论文数由表3可知,中国海洋大学､海洋化工研究院､沈阳船舶材料研究所､上海涂料研究所､大连海事大学等单位研究防污涂料较多｡这些研究防污涂料较多的单位主要是与船舶和海洋工程相关的高校､科研院所,以及大型的涂料厂家｡可以根据表3的统计结果,进一步跟踪检索相关研究单位在防污涂料领域的研究进展,方便快捷｡ 

表 3 研究单位及其论文数

2.1.4 研究热点变化与趋势

随着时代的发展,防污涂料的研究热点也在发生变化,环保问题､资源问题､新材料､新技术､新的需求､新的政策等都是研究热点变化的因素｡通过采用统计分析,动态地反映防污涂料研究热点随时代的变化情况,可预测未来一段时间内防污涂料的发展趋势｡

论文的关键词能反映研究的热点,上节已对防污涂料的关键词进行了初步统计,但是,仅仅通过单独的关键词来反映研究热点还有很大不足,因此,本工作又进行了高频关键词的共现分析,通过多个关键词之间两两联系,构建一种共现网络,体现关键词间的关联度,关联度越大,对该方向的关注度就越高｡然后进一步对关键词进行K -cores 和 Centrality -Degree分析｡ K-cores分析是对共现网络中关键词的所处区域的分析,关键词 K 值越大,越靠近网络的中心,就越能体现研究的热点与核心(见图2) ｡Centrality -Degree 是对K-cores的强化,是对共现网络中关键词所处中心程度的分析,其赋予关键词相应的节点,节点越大,说明关键词所处中心程度越大,越能反映研究的热点与核心(见图3) ｡此外,还通过 NetDraw 分析了近10多年来防污涂料研究热点随时间的变化情况(见图4) ｡

由图2可知,关键词“船舶涂料”､“防污性能”､“海洋防污涂料”､“防污剂”等居于中心位置,是防污涂料研究的热点问题,关键词“日本专利”也居于中心位置,说明日本学者或单位在国内申请的关于防污涂料的专利较多,研究得比较深入｡由图3可知,“船舶涂料”､“防污性能”､“低表面能”等关键词对应节点最大,与其他关键词的联系最紧密,是研究的热点和核心｡由图4可知,研究的热点从有机锡类自抛光防污涂料,到防污防腐蚀相结合的防污涂料,到有机氟､硅类低表面能防污涂料,再到水性防污涂料和导电防污涂料的发展变化,海洋防污涂料和防污添加剂等一直都是研究的热点和核心问题,防止生物附着是防污剂需要攻克的技术关键｡当然,还有建筑防污涂料､防污闪涂料也在不断发展｡相信在未来的一段时间内,水性防污涂料､导电防污涂料和仿生防污涂料会有较大的发展空间,海洋防污涂料和防污添加剂的研制也会出现新的突破｡ 

2.2 专利分析

防污涂料文献反映了防污涂料研究的方向和趋势,防污涂料的专利则代表了研究成果的创新情况,能更好地体现创新性和实用性,因此,对防污涂料的相关专利也进行了统计分析,结果如图5､图6及表4､表5所示｡由图5和图6可知,从1990年至今,防污涂料相关专利数量呈增长趋势,其中2015年达到最高的220篇,全部专利中发明专利1553篇,实用新型专利103篇｡

表4 专利申请单位分布情况

表 5 专利研究内容分布情况

防污涂料专利的增长趋势与防污涂料文献基本一致,说明防污涂料未来的发展前景良好｡由表4可知,日本､德国､美国､荷兰等在中国申请的关于防污涂料的专利较多,其申请单位分别为关西､拜耳､PPG､阿克苏诺贝尔等在中国的国际涂料公司｡国内防污涂料专利的申请单位主要来自沿海地区,以山东､江苏､广东､浙 江､上海为代表,包括中国海洋大学､海洋化工研究院､华南理工大学､江阴市天邦涂料股份有限公司､天津振东涂料有限公司等科研院所和企业｡表 5 反映了专利的研究内容,体现了防污涂料研究的前沿和趋势,主要包含环保防污涂料､防污剂､低表面能防污涂料､自抛光防污涂料､水性防污涂料､导电防污涂料和仿生防污涂料,这与前文中关于防污涂料文献中的高频关键词相吻合,说明无论是文献还是专利,关于防污涂料的热点和趋势是一致的｡ 

3 展 望

一种性能优良的防污涂料应具备长效防污､经济效益好､对环境污染小等特点,开发环境友好型防污涂料是未来的发展趋势,低表面能防污涂料､仿生防污涂料､无毒防污剂､水性防污涂料､导电防污涂料是未来防污涂料研究的主流｡随着人们对新型防污涂料的深入研究和技术发展,相信这些环境友好型防污涂料的实际应用将在不远的将来得以实现｡