海洋用仿生疏水復合涂層的制備及其減阻性能研究.pdf

1、船舶與海洋平臺等海洋結構物在海洋環(huán)境中工作時，難免受到腐蝕及海洋污損物的附著。海洋生物附著一方面會影響結構物的正常工作，增加上塢維護費用；另一方面會使自重增加，航行時摩擦阻力顯著提高，增加燃油費用。通過涂覆仿生疏水復合涂層可以有效地抑制腐蝕及生物污損附著，且具備良好的減阻性能。仿生疏水復合涂層的制備主要有兩點：一是低表面能；二是微觀粗糙結構。因此，本文工作主要分為以下三部分：
　　（1）CNT-OH/氟硅樹脂仿生疏水復合涂層的制備

2、及研究
　　以氟硅樹脂作為低表面能成膜物，以碳納米管（CNT）為納米填料來構建微觀粗糙結構，通過對碳納米管種類、含量的研究制備具備一定疏水性的CNT-OH/氟硅樹脂仿生疏水復合涂層。復合涂層的接觸角、滾動角及表面能分別達到121°、21°、4.28mN/m；且具有一定耐鹽霧腐蝕和疏水穩(wěn)定性，在25d鹽水浸泡試驗后，復合涂層的接觸角仍大于95°，吸水率為0.59％。其物理性能優(yōu)良，鉛筆硬度為5H，附著力為0級，且在320℃以下時具有

3、較好的耐熱穩(wěn)定性。
　?。?）CNT-OH/改性硅溶膠仿生疏水復合涂層的制備及研究
　　利用正硅酸乙酯水解-凝膠法制備硅溶膠，并添加硅烷偶聯劑六甲基二硅胺（HMDS）進行改性，制備得到了具備一定疏水性能的改性硅溶膠。將改性硅溶膠、CNT-OH、水及少量的丙烯酸樹脂球磨機混合處理，噴涂后固化形成復合涂層。選用HMDS和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FTES）作為表面改性劑，制備得到CNT-OH/改性硅溶膠仿生疏

4、水復合涂層。仿生復合涂層疏水自清潔性能優(yōu)異，接觸角/滾動角分別為145°/15°，表面能僅有0.595mN/m。25d鹽水浸泡試驗后，復合涂層的接觸角仍大于122°，吸水率為0.37%。復合涂層具有良好的物理性能，其鉛筆硬度為5H，附著力為0級，且在1000℃以下時具有良好的耐熱穩(wěn)定性，失重率僅有12%。制備最佳工藝條件為：硅溶膠：CNT-OH=20：1，丙烯酸添加量為硅溶膠的30%，選用FTES作為表面改性劑，添加量0.8g（10ml

5、乙醇中）、表面改性時間為2h。
　?。?）平板阻力測試系統(tǒng)設計及仿生疏水復合涂層減阻性能研究
　　自行設計小量程平板阻力測試系統(tǒng)，并在不同流速下進行了幾種仿生疏水復合涂層的阻力性能測試。首先通過對阻力測試系統(tǒng)的標定，分析試驗架平衡度和試驗板重量對數據的重復性和穩(wěn)定性的影響，并得到試驗板受力與應變片的應變之間的線性關系，斜率為8.9227。隨后對不同復合涂層進行阻力性能測試，相對于粗糙平板，市場購買的環(huán)氧漆涂層減阻率為5.2%