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基于有机硅低表面能防污涂料的合成及其防污应用性能研究

王强

   论文从有机硅的低表面能特性出发,较系统地研究了有机硅改性树脂的制备及其海洋防污应用性能,探索了其在长效无毒低表面能脱污型(fouling release)防污涂料中的应用。主要研究内容和结果如下: (1)以性能优异、价格低廉的丙烯酸树脂为基础,设计合成了具有低表面能的系列有机硅改性丙烯酸树脂,并用红外光谱和乌氏粘度计对合成树脂的结构及分子量进行了表征;并利用TG、接触角测量仪、划水实验以及抑藻实验对树脂性能进行了分析。实验结果表明采用自由基法,实现了硅单体与丙烯酸酯单体的共聚,制备出了具有低表面性能的有机硅改性丙烯酸树脂,与水的静态接触角高达92°。以该有机硅改性丙烯酸树脂为成膜物制备的低表面能脱污型防污涂料,实海实验证明其有效防污期可达10个月左右。 (2)通过硅橡胶对丙烯酸树脂进行物理、化学改性,制备出了含有HRA、*、*以及PDMS-1的系列树脂。利用IR、聚焦显微镜、生物荧光显微镜、接触角测量仪及SEM等对树脂的本体结构及表面特性进行了表征;采用加速划水实验、金属盐溶液浸泡实验、抑藻实验、海上挂板实验以及EIS法等多种评价手段评价了树脂的防污应用性能。实验结果表明硅橡胶引入丙烯酸树脂中,充分利用了自分离(self-stratifying)技术,不但赋予改性丙烯酸树脂涂层的低表面能特性,而且解决了硅橡胶类材料附着力差的缺陷。同时,研究发现涂层表面与水的静态接触角(θ)约为111°±1°,Ra为0.123um以及表面具备3-5μm的坑槽时,涂层具有最佳的防污效果。还利用仿生学原理,模仿生物体表不断有分泌物的特性,通过添加了*%的PDMS-1硅油,使涂层表面有“分泌物”的存在,实现了一定时期内污损生物难以稳固附着,为开发无毒的仿生涂料,提供了理论与应用基础。 (3)针对海洋污损生物的附着机理,结合丙烯酸木树脂、丙烯酸金属盐树脂A的自抛光性以及硅树脂低表面能性能,通过复配制备出了多功能海洋防污涂料。分别采用A-工艺、B-工艺、GHB-B2c工艺以及GHB-B2-4工艺对硅橡胶改性丙烯酸树脂的合成工艺流程进行了探索,实现了与功能单体(*或*)的稳定共聚,有效利用微相分离技术实现树脂制备具有靶向性,提升了海洋防污性能。通过复配制备的防污涂料进行室内、海洋评价,表明兼备低毒、自抛光、低表面能特性的复配涂料,具有优良的防污性能。……   
[关键词]:自由基聚合;丙烯酸树脂;有机硅材料;复配涂料;防污性能
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国海洋大学2010年