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海洋污损生物附着在水下设备表面会对海洋工业造成严重危害,如导致船舶航行阻力增大、能耗增加及船体腐蚀等。有机硅基低表面能涂料和无锡自抛光涂料是目前应用最为广泛的环境友好型防污涂料。然而,这两种涂料的静态防污性能并不理想。本文以辣素衍生物丁香酚为防污功能分子,分别对有机硅基低表面能防污涂层和自抛光防污涂层进行功能化改性,主要研究内容如下:
本文首先通过酯化反应合成了甲基丙烯酸丁香酯(EM),然后将其与亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮(NVP )和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷(TESPMA)通过自由基聚合反应得到EM改性硅氧烷聚合物(PEPS)。核磁共振氢谱(1H NMR)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试证明了该聚合物的成功合成。之后,基于羟基封端聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS-OH)和PEPS聚合物,本文通过化学交联法制备了两亲性涂层(PDMS-PEPS)。动态接触角测试表明在室温和50%相对湿度条件下,该涂层会在50s内呈现亲水性表面。表面自由能测试表明涂层具有低表面能特性。防污实验结果表明该涂层可以抑制90%以上的细菌和硅藻粘附。
本文又通过自由基聚合反应合成了EM改性聚丙烯酸聚合物(PAPS-EM)。1HNMR、FTIR、凝胶渗透色谱(GPC)测试证明了PAPS-EM聚合物的成功合成。研究发现,所有样品的硬度均为4B-5B,漆膜附着力均为2H-3H,表明该涂层具有良好的机械性能。水解实验和静态接触角实验显示所有样品的水解率均低于7%,接触角降低值低于5°。防污剂控释实验显示EM功能分子可以延缓丁香酚的渗出率。实验室内防污实验和实海挂板实验显示PVP功能分子、EM功能分子和丁香酚可以有效抑制蛋白、细菌、硅藻及其他污损生物的粘附。所构建的协同防污机制赋予该涂层优异的长效静态防污能力。
本文首先通过酯化反应合成了甲基丙烯酸丁香酯(EM),然后将其与亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮(NVP )和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷(TESPMA)通过自由基聚合反应得到EM改性硅氧烷聚合物(PEPS)。核磁共振氢谱(1H NMR)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试证明了该聚合物的成功合成。之后,基于羟基封端聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS-OH)和PEPS聚合物,本文通过化学交联法制备了两亲性涂层(PDMS-PEPS)。动态接触角测试表明在室温和50%相对湿度条件下,该涂层会在50s内呈现亲水性表面。表面自由能测试表明涂层具有低表面能特性。防污实验结果表明该涂层可以抑制90%以上的细菌和硅藻粘附。
本文又通过自由基聚合反应合成了EM改性聚丙烯酸聚合物(PAPS-EM)。1HNMR、FTIR、凝胶渗透色谱(GPC)测试证明了PAPS-EM聚合物的成功合成。研究发现,所有样品的硬度均为4B-5B,漆膜附着力均为2H-3H,表明该涂层具有良好的机械性能。水解实验和静态接触角实验显示所有样品的水解率均低于7%,接触角降低值低于5°。防污剂控释实验显示EM功能分子可以延缓丁香酚的渗出率。实验室内防污实验和实海挂板实验显示PVP功能分子、EM功能分子和丁香酚可以有效抑制蛋白、细菌、硅藻及其他污损生物的粘附。所构建的协同防污机制赋予该涂层优异的长效静态防污能力。