有機(jī)硅氟低表面能防污涂料的制備和表征.pdf

1、傳統(tǒng)的毒劑型防污涂料在防止海洋生物污損的同時(shí)，也給海洋環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，隨著海洋環(huán)境保護(hù)呼聲的日益高漲，研究開發(fā)無毒防污涂料勢(shì)在必行。本文針對(duì)目前國內(nèi)無毒防污涂料開發(fā)相對(duì)落后，產(chǎn)品嚴(yán)重缺乏的問題，研制了無毒低表面能有機(jī)硅防污涂料，并針對(duì)其機(jī)械性能差的缺陷，合成了有機(jī)氟低表面能防污涂料用基體樹脂-含氟丙烯酸酯類共聚物，并對(duì)共聚物的結(jié)構(gòu)和涂層的表面性能進(jìn)行了表征。 本文首先制備了不同顏基比以及添加不同種類硅油的低表面能有機(jī)硅防污

2、涂料，利用測(cè)定水滴在涂層表面的接觸角、彈性模量、靜態(tài)實(shí)海掛板、AFM、SEM、EDX等手段對(duì)低表面能有機(jī)硅防污涂料進(jìn)行詳細(xì)的性能表征，在其表征過程中提出了模擬海生物附著力實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)方法。同時(shí)對(duì)其防污機(jī)理進(jìn)行了分析，然后對(duì)與之配套的有機(jī)硅體系中間連接層進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)污損海生物附著強(qiáng)度大致與涂層表面能和彈性模量乘積的二分之一次方成正比，而對(duì)表面能以及彈性模量的調(diào)控可通過顏基比的改變來實(shí)現(xiàn)。合適的顏基比不僅能夠賦予有機(jī)硅防污涂層

3、足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及合適的彈性模量，而且能夠形成與表面化學(xué)組成相匹配的微觀幾何結(jié)構(gòu)，有效降低其表面能，最終使得污損海生物附著力降低、防污性能提高；(2)高苯基含量的PDMDPS硅油能夠擴(kuò)散遷移到涂層的表面，并減弱污損海生物附著強(qiáng)度，進(jìn)而改善涂層防污性能；(3)低表面能有機(jī)硅防污涂料難以阻止海洋生物污損過程的發(fā)生，但能夠降低污損海生物附著強(qiáng)度，同時(shí)硅油的滲出能夠協(xié)助涂層減弱海洋生物污損過程第一階段的發(fā)生。并且當(dāng)海洋環(huán)境不再適宜污損海生物生長

4、時(shí)，海生物會(huì)主動(dòng)從低表面能有機(jī)硅涂層表面脫落。經(jīng)過海水的沖刷作用，涂層仍能保持較好的表面狀態(tài)；(4)以分子量較大、表面能較高的有機(jī)硅樹脂為基體樹脂，并添加雙氨基硅烷偶聯(lián)劑制備的有機(jī)硅中間連接層，與環(huán)氧防腐底漆的粘結(jié)強(qiáng)度良好，同時(shí)有利于表面能較低的有機(jī)硅防污面漆的涂覆。 針對(duì)低表面能有機(jī)硅防污涂料機(jī)械性能差的缺陷，采用自由基共聚合的方法合成了適用于有機(jī)氟低表面能防污涂料的基體樹脂—含氟丙烯酸酯類共聚物，利用GPC，IR和H-NMR

5、對(duì)得到的共聚物進(jìn)行了表證，通過測(cè)定水滴在漆膜表面的接觸角、掃描電子顯微鏡、XRD散射能譜分析等，研究帶有不同全氟烷基丙烯酸酯類單體種類以及含量對(duì)漆膜表面性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)含氟丙烯酸酯的用量一定時(shí)，具有長烷基側(cè)鏈更有利于氟原子在漆膜表面的富集，因而具有更低的表面能；(2)對(duì)共聚物來說，當(dāng)含氟單體用量小于3％時(shí)，隨著含氟單體用量的增加，氟原子自動(dòng)富集在材料的表面，引起材料表面能顯著降低；當(dāng)含氟單體用量超過3％時(shí)，由于氟原子在材料