新型氟硅组合物海洋防污涂料的制备及性能研究

摘要

相对于传统的海洋防污涂料，低表面能海洋防污涂料主要利用其低表面能使污损生物在物体表面难以附着生长，从而达到防污的效果。其无毒、高效、环保等优点，受到了人们的广泛关注，因此开发高性能、低成本的低表面能防污涂料便成为了该领域的研究重点。含氟聚合物表面能较低且防污性能优良但制作成本较高。本论文以廉价的端羟基聚硅氧烷（HTPDMS)为基础，通过添加少量市售和自制的含氟聚合物，制备出了几种成本较低的低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料。利用红外光谱仪、粒度分析仪等表征了合成产物含氟丙烯酸酯共聚物，利用接触角分析仪、扫描电镜、激光共聚焦显微镜、抑藻实验等研究了低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料的性能。主要研究内容和结论如下：
　　1.向基料成膜物 HTPDMS中添加化学惰性流体氟硅油(FPDMS)、全氟醚油(PFPE)制备出了两种低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料，探讨了添加物的用量、粘度大小(分子量)等对其性能的影响。结果表明：FPDMS、PFPE的添加均能使涂膜表面的疏水性增强，用量越多表面疏水性越强，粘度越小对表面能的影响越显著。其中 PFPE能够迁移至涂膜的表面渗出 P F P E―油滴‖，减弱污损生物的附着强度，从而使舟形藻和三角藻的吸附量显著降低，改善了防污性能。
　　2.向基料成膜物 HTPDMS中添加十三氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTMS)、十七氟癸基三乙氧基硅氧烷(PFDTMS)交联剂，利用氟硅氧烷交联剂和硅氧烷可水解交联的特性，制备出了工艺简单且较为稳定的低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料。结果表明：用量一定时，长氟烷基链更易向涂膜表面迁移。用量越多涂膜表面与水接触角就越大，但当超过一定量之后，涂膜表面被全氟基团所覆盖，表面氟含量达到饱和，接触角不再发生明显变化。相比于单纯的有机硅防污涂膜，当 PFDTMS用量为11.60％时，颗石藻的吸附量减少了86.67%，舟形藻、三角藻在涂膜表面的附着程度显著减少，防污性能得到大幅度提高。
　　3.针对低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料力学性能差的缺陷，采用乳液聚合的方法合成了三种具有良好力学性能且适用于低表面能防污涂料的基体树脂-含氟丙烯酸酯共聚物。然后将制备的具有不同含氟烷基链的含氟丙烯酸酯共聚物分别与 HTPDMS混合制备低表面能有机氟硅组合物海洋防污涂料。结果表明，用量一定时，具有较长含氟侧链的丙烯酸酯共聚物性能表现较为突出，接触角可达到121.14°。相对于单纯的有机硅防污涂膜，舟形藻、三角藻的附着量减少了80.76%、88.75%，防污性能得到力学性能得到改善，并且生产成本相对较低，有利于规模化生产。

目录

声明

引言

1文献综述

1.1海洋生物污损状况和形成机理

1.2海洋防污涂料发展历史

1.3海洋防污涂料的发展现状

1.4低表面能防污涂料的种类及研究发展

1.5本文的选题依据及研究内容

2基于FPDMS、PFPE/HTPDMS漆膜的制备及性能研究

2.1引言

2.2材料的制备

2.3测试与表征

2.4结果与讨论

2.5小结

3基于氟硅氧烷交联剂/HTPDMS漆膜的制备及性能研究

3.1引言

3.2材料的制备

3.3结果与讨论

3.4小结

4基于含氟丙烯酸酯共聚物的合成及其与HTPDMS漆膜的制备及性能研究

4.1引言

4.2材料的制备

4.3结果与讨论

4.4小结

5结论与展望

参考文献

在学研究成果

致谢