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海洋生物污损对船舶、海上平台等各种人工设施造成巨大的危害,为此世界各地开展各种防污涂料的研究。诸多基于表面自由能研发的防污涂料中,亲水性涂料可以通过表面水化层有效抑制污损生物的吸附,而低表面能涂料能使吸附的污损生物极易脱附,两者都能起到一定的防污作用。本文结合亲水性涂料和低表面能涂料的特点,开发一种亲水疏油型的防污涂层。
本文以环氧树脂为基体,用亲水性聚乙二醇(PEG)改性环氧树脂,得到了一种亲水性的涂层。通过红外(FTIR)、扫面电镜(SEM)等证明其结构,用接触角仪(OCA)测定其浸润性。实验证明:相比未改性的环氧树脂,PEG的改性有效提高了环氧树脂的亲水性,并当PEG的质量百分含量为12.8%的时候,具有最佳的亲水效果,水在该表面的接触角为50.4°。
本文选用含氟表面活性剂FSN对环氧树脂做进一步改性。FSN由斥油性的氟碳链段和亲水性聚醚联段两部分组成。FSN不仅能提高环氧树脂的亲水性,而且还使环氧树脂具有疏油性。OCA测试证明,当FSN的含量为6%的时候,环氧树脂具有最好的亲水疏油性能。其中水在该表面的接触角为17°,十六烷在其表面的接触角为82°。X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)测试表明,之所以具有如此特殊的性能,与表面分子、链段能在不同溶剂中迅速调整构象分不开。
最后,本文对制得的亲水疏油的涂层进行防生物污损测试。蛋白质吸附测试和微藻吸附测试表明,该涂层不能很好的降低生物的吸附量。而通过探讨生物吸附量与接触角和表面能之间的关系发现,亲水性低表面能涂层和疏水性高表面能涂层都能降低BSA的吸附量;绿藻较易吸附在亲水性的表面,而低表面能能有效抑制绿藻的吸附;硅藻的较易吸附在疏水表面,而低表面能也能有效抑制硅藻的吸附。因此,亲水性低表面能涂料是一种可预见的良好的防污涂料。