海底门安装于船舶底部的海水箱外板处,是机舱发动机冷却水、压载水和消防水等船舶用水的集中入口,对于发动机的正常运转以及船舶的航行十分重要。目前主要采用涂覆防腐涂料并贴覆阻尼板或使用达克罗涂覆的方法,由于海水冲刷夹杂着泥沙冲击,涂层易磨损、剥落,降低涂层防腐性能与服役寿命,因此研究制备高耐久性、抗冲刷涂层是解决海底门抗冲刷、延长船舶续航周期的重要途径。本文制备了碳纤维-聚硅氧烷-聚脲涂料,研究了聚硅氧烷、碳纤维对聚脲涂层力学性能、防腐性能以及抗冲刷性能的影响,探讨了聚硅氧烷-聚脲及碳纤维/聚脲复合涂层的形成机制。聚天门冬氨酸酯的分子量、取代基结构不同,仲氨基反应活性不同,影响聚天门冬氨酸酯聚脲结构与性能。通过调节具有不同分子量、不同取代基的聚天门冬氨酸酯的摩尔比,研究了聚天门冬氨酸酯对聚脲树脂热力学性能、结构以及力学性能的影响。超高温综合热分析表明:聚天门冬氨酸酯聚脲在389℃的热失重率10%,热分解温度均高于490℃,可长时间在50-250℃范围内使用,聚天门冬氨酸酯聚脲热稳定性高;示差扫描热分析及原子力显微分析表明,在聚天门冬氨酸酯聚脲体系中,含有4,4’-3-异庚烷双环己撑结构的大分子量的聚天门冬氨酸酯(F524)的摩尔比增大,聚脲体系中硬链段增加,打破了软链段的有序化程度、增加了对聚脲软链段活动的限制、降低了软硬段分布的规整性、促进了聚脲软硬链段相互渗透能力,从而提高聚脲材料的玻璃化转变温度。从力学角度分析,大分子量的聚天门冬氨酸酯摩尔比增大,改变聚脲体系软硬链段的交联密度,从而提高聚脲材料的拉伸性能、邵氏硬度,本就研究表明,F524与F520摩尔比为1:1时具有最佳力学性能。选择具有双键、氨基活性基团的硅烷偶联剂A171与KH792复合水解、聚合制备复合聚硅氧烷树脂,以电导率、红外光谱等表征稳定剂对硅烷溶液稳定性以及分子结构的变化,探讨聚硅氧烷含量对聚脲性能的影响。结果显示,具有碳碳双键结构的A171与氨基结构的KH792经过加成交联-水解-聚合,合成了具有仲氨基、硅羟基结构的聚硅氧烷树脂。聚硅氧烷的添加,增加了聚脲体系中分子量不一的硬链段结构,打破了软硬链段有序化程度,提高聚脲软硬链段交联程度,聚脲分子结合更加紧密,聚脲树脂的热稳定性能提高;同时硬链段含量增加,加强了硬链段对软链段活动的限制,促进了聚脲软硬链段相互渗透能力,聚脲树脂的玻璃化转变温度提高。聚脲体系中软硬链段交联程度提高,显著提高了聚脲复合材料的力学性能,当聚硅氧烷质量分数为6%时,复合聚脲体系的拉伸强度达到7.78MPa,涂层与基体结合力提高至11.57 MPa。聚硅氧烷-聚脲复合材料形成机制为,A171的碳碳双键首先与KH792的伯氨基加成反应,同时二者分别水解、缩水共聚,生成具有较大位阻效应仲氨基的聚硅氧烷,其中的氨基与多聚异氰酸酯加成交联为聚硅氧烷聚脲。聚硅氧烷的引入,增加了聚脲体系以硅氧键为主链的小分子硬链段,提高了复合材料的拉伸性能与结合力。通过红外光谱仪(FIRT)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等表征了不同表面改性处理方式对碳纤维表面结构的影响,探究了碳纤维含量对复合聚脲材料力学性能以及抗冲刷性能的影响规律。结果表明,碳纤维表面改性、激活处理是制备碳纤维/聚脲复合涂层的基础,碳纤维经过不同的改性处理,可以获得不同结构、表面能与反应活性的界面。经硝酸氧化,表面仅生成少量C=O、C-N极性基团,经KH792硅烷化处理,表面接枝引入较多的-NH、-OH等活性基团,为碳纤维与聚脲复合涂层制备提供了交联点。碳纤维通过表面的活性基团与聚脲形成化学键、枝接进入涂层体系,经碳纤维的架桥连接作用,形成树脂-纤维网格状复合结构,大幅度提高了聚脲涂层的拉伸强度、伸长率、硬度与抗含泥沙海水冲刷性能。当表面改性后碳纤维添加量为1g时,复合聚脲涂层的拉伸强度由4.57MPa提高至14.45MPa、涂层与基体结合力由9.66MPa提高至122.95MPa,涂层在含泥沙海水冲刷60d时,质量损失率为2.46%。能满足施工要求。