新型海洋防污涂層和技術(shù)的開發(fā).pdf

1、本論文以“開發(fā)新型海洋防污涂層與技術(shù)”為主題來展開研究。主要研究了三種聚合物涂層：水填充的多孔彈性體涂層、自生水凝膠表面防污涂層和自生微結(jié)構(gòu)表面自拋光涂層。
　　 首先，我們將含交聯(lián)功能團(tuán)的硅氧烷樹脂、溶劑、氯化鈉和分散劑混合。通過行星式球磨機(jī)將氯化鈉磨碎成2～10μm大小的顆粒并均勻分散在混合物中。在此混合物中加入交聯(lián)劑并攪拌均勻后成膜，加熱交聯(lián)后得到氯化鈉分散其間的彈性體涂層。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、接觸角儀、旋轉(zhuǎn)流變

2、儀、厚度變化測(cè)量來表征涂層在水中浸泡前后表面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、剪切模量的變化。通過模擬藤壺脫附實(shí)驗(yàn)來表征涂層的污損可脫附性能。SEM測(cè)試征明了氯化鈉粒子均勻分散在有機(jī)硅彈性體內(nèi)；并且在水中浸泡后，氯化鈉可以由涂層內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)入水中而形成水填充的多孔有機(jī)硅彈性體涂層。表面能的測(cè)試表明，是否添加分散劑和氯化鈉、是否在海水中浸泡，涂層表面能基本不變，保持著有機(jī)硅材料的低表面能。旋轉(zhuǎn)流變儀的測(cè)試表明涂層內(nèi)存在的水填充的孔洞可以明顯降低有機(jī)硅彈性體涂層的

3、剪切儲(chǔ)能模量。模擬藤壺脫附實(shí)驗(yàn)證明此水填充的多孔有機(jī)硅彈性體涂層比無孔有機(jī)硅彈性體對(duì)比涂層具有更好的污損可脫附性能；并且涂層中存在越多的水填充的孔洞，則污損可脫附性能越好。
　　 其次，我們合成了一系列含有羧基和三丁基硅烷酯側(cè)基的共聚物溶液。將此共聚物溶液與等當(dāng)量的多功能團(tuán)氮丙啶交聯(lián)劑混合并成膜。通過SEM、傅里葉變換衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)、接觸角儀、質(zhì)量變化測(cè)量來表征涂層在海水中浸泡前后結(jié)構(gòu)、吸水量和表面性質(zhì)的

4、變化；通過淺海掛板實(shí)驗(yàn)表征涂層的防污性能。通過ATR-FTIR測(cè)試可以看出，涂層在海水中浸泡后表面由于水解作用逐漸產(chǎn)生越來越多的羧酸根離子。接觸角測(cè)試表明涂層在海水中浸泡后表面由原本的疏水性變?yōu)橛H水性，并且表面親水性隨著三丁基硅炕酯可水解側(cè)基含量提高而增強(qiáng)。同時(shí)涂層在海水中浸泡后質(zhì)量明顯增加，并且質(zhì)量提高的幅度隨著三丁基硅烷酯可水解側(cè)基含量的提高而加大。上述結(jié)果都表明涂層在海水中浸泡后表面由于水解作用產(chǎn)生了水凝膠層。SEM測(cè)試直觀的證實(shí)

5、了此表面水凝膠層的存在。并且通過SEM測(cè)試我們也可以看出表面水凝膠層會(huì)逐漸腐蝕而自剝離。涂層在海水中浸泡后干重的變化也可以證明此自剝離現(xiàn)象的存在。兩個(gè)月的淺海掛板實(shí)驗(yàn)證明此可自產(chǎn)生水凝膠表面涂層比未交聯(lián)的自拋光共聚物對(duì)比涂層具有更好的防污性能，并且涂層防污性能隨著表面三丁基硅烷酯可水解側(cè)基含量的提高而增強(qiáng)。
　　 最后，我們通過連續(xù)滴加單體法自由基聚合合成了一系列甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元預(yù)聚物溶液。采用預(yù)聚物作為分

6、散劑合成了固含量約為21％的聚丙烯酰胺微凝膠(育徑約為500nm)分散液。其固含量和直徑分別通過質(zhì)量和SEM測(cè)量得到。使用預(yù)聚物合成了銅鹽自拋光共聚物。將微凝膠分散液和自拋光共聚物溶液按一定比例混合并成膜。SEM測(cè)試表明微凝膠均勻分散在涂層當(dāng)中，并且涂層在海水中浸泡一周、二周后，都顯示出規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)(由于表面微凝膠溶入海水中)。涂層在海水中浸泡后干重?fù)p失測(cè)試表明涂層具有自拋光效果；并且微凝膠含量越高，自拋光速度越快。淺海掛板實(shí)驗(yàn)表明單