【摘 要】
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海洋设备在使用过程中往往会遭受不同程度的污损生物的附着,这严重影响了人类对海洋资源的探索进程。目前国内外常用的防污涂料为低表面能型涂料和添加防污剂型涂料,但两种涂料在实际的应用中存在附着力差、防污剂释放速率不可控、易受损伤导致防污时效短等问题。为了提高涂层的综合性能和环境友好性,本论文将污损释放、污垢阻抗、自修复功能有机结合,成功制备了基于低表面能和抗菌的自修复聚氨酯涂层,并对其表面组成、力学性能
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海洋设备在使用过程中往往会遭受不同程度的污损生物的附着,这严重影响了人类对海洋资源的探索进程。目前国内外常用的防污涂料为低表面能型涂料和添加防污剂型涂料,但两种涂料在实际的应用中存在附着力差、防污剂释放速率不可控、易受损伤导致防污时效短等问题。为了提高涂层的综合性能和环境友好性,本论文将污损释放、污垢阻抗、自修复功能有机结合,成功制备了基于低表面能和抗菌的自修复聚氨酯涂层,并对其表面组成、力学性能、自修复性能和防污性能等进行了研究,主要工作如下:（1）以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃、自制的含氟二元醇（F-OH）、3,3-二硫代二丙酸为原料,经过缩合聚合反应制备低表面能自修复聚氨酯涂层（FPU）。结果表明,随着F-OH添加量的增加,涂层的水接触角由107.40°上升至118.06°,表面能由18.09 m N/m降低至12.45 m N/m,吸水率由4.37%降低至2.01%,说明FPU具有良好的疏水性和耐水性。漆膜附着力测试结果显示FPU-1的附着力等级为1级,FPU-2,3,4的附着力等级为0级,说明FPU具有良好的基底附着能力。涂层在海水中可以实现自主修复,有效延长了涂层的服役寿命。60天的挂板实验证实了涂层具有良好的防污特性,尤其是在水流冲刷后,防污效果更佳。（2）以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃、自制的三氯生酯二元醇（TCSA-OH）、3,3-二硫代二丙酸为原料,经过缩合聚合反应制备抗菌自修复聚氨酯涂层（TPU）。TCSA-OH的化学接枝可有效避免传统防污涂层中防污剂释放速率难以控制和环境威胁的问题。X射线光电子能谱（XPS）结果证实了涂层表面有防污基团的分布,说明TPU可有效阻止海洋污损生物的附着。抗菌实验结果显示,涂层对细菌具有良好的抑制作用,并且TCSA-OH越多,抗菌效果越好。TCSA-OH的引入提高了材料的力学性能,拉伸强度由0.66 MPa增加到1.11 MPa,断裂伸长率从214%上升到412%。此外材料在海水中还具有很好的自我修复能力,有效延长了涂层的服役时间。90天的挂板实验证实了TPU具有良好的防污特性。（3）以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃、F-OH、TCSA-OH、3,3-二硫代二丙酸为原料,经过缩合聚合反应制备基于低表面能和抗菌的自修复聚氨酯涂层（FTPU）。防污基团的化学固定使得涂层更具环保性。XPS结果显示,涂层表面存在疏水基团和抗菌基团。疏水角与表面能测试结果显示,该涂层表面能低,疏水性好,且在长时间的海水浸泡下,疏水角的变化程度不大（＜5°）,具有良好的稳定性。抗菌实验结果证实了涂层对细菌的抑制阻抗作用。防污基团F-OH、TCSA-OH的引入提高了涂层的力学性能,最大拉伸强度可达1.44 MPa。此外FTPU在人工海水中表现出了较好的自修复能力,所有样品的自修复效率都超过了65%,这有效延长了涂层的防污寿命。90天的挂板实验结果证实了基于低表面能和抗菌基团的协同防污作用使得涂层具优异的防污性能。并且,相比于单一防污功能的涂层,多功能复合型涂层防污性能更好,适用范围也更广。
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