仿生有機硅樹脂防污表面材料的制備及表征.pdf

1、海洋生物污損會對船舶及海洋設施造成嚴重危害，所以必須采取措施進行防除，目前最有效的途徑是涂裝防污涂料。眾所周知，在傳統(tǒng)的防污涂料中，有機錫和氧化亞銅防污劑不僅對海洋環(huán)境造成了嚴重的污染，而且影響到了人類的健康，因此，開發(fā)新型無毒環(huán)保型防污材料成為海洋防污技術研究的一個重要問題。 在無毒環(huán)保型防污材料的開發(fā)上，仿生防污材料是當今國際上研究的一個熱點。據(jù)文獻報導，鯊魚的粗糙表皮具有優(yōu)良的防污能力，且歐美國家許多科研機構均以鯊魚表皮為

2、目標開發(fā)新型仿生防污材料。本論文即是以鯊魚表皮為主要模擬研究對象，通過對鯊魚表皮形貌觀察及防污能力的初步評價，依據(jù)鯊魚皮膚柔軟且具有一定彈性的特點開展了符合這一性能的有機硅樹脂的制備研究，從而為將來模擬鯊魚表皮粗糙微結(jié)構提供合適的材料。通過設計分子結(jié)構，將具有一定線性和柔性的羥基硅油鏈段與其它硅單體縮聚得到有機硅樹脂，以提供樹脂較好的主鏈流線性結(jié)構及一定的柔性和低表面能特征，并對其進行了表征。 論文采用三種方法，即二甲基二乙氧基

3、硅烷水解縮合法、四甲基氫氧化銨催化D4開環(huán)法、酸性白土與濃硫酸雙催化D4開環(huán)法，制備了具有一定線性和柔性的低分子量端羥基硅油，通過對羥基硅油的粘度、溶解性和反應產(chǎn)率的對比及紅外光譜的表征，比較了三種方法的優(yōu)劣，最終確定采用雙催化D4開環(huán)法制備羥基硅油，并探討了此法封端劑及催化劑用量對羥基硅油粘度的影響。 將低分子量羥基硅油與有機硅單體在酸性條件下水解縮合，合成有機硅樹脂，并對所合成的硅樹脂進行了粘度的測量、涂膜性能的研究和靜態(tài)接

4、觸角的測量，利用紅外光譜表征了合成物的結(jié)構，熱重分析測試了合成物的耐熱性能。結(jié)果表明，在樹脂中加入封端劑和引入苯基硅烷單體能改善樹脂涂膜的開裂性能，提高彈性，且涂膜的靜態(tài)接觸角為103°，具有較低的表面能，有助于防止污損生物的附著。熱重分析表明，R/Si在1.5～1.6之間樹脂耐熱性能較好，失重低于25％。 為了彌補有機硅樹脂附著力較差等缺點，本論文還探討了有機硅樹脂改性組分的研究。一方面通過將含有硅甲氧基的硅烷偶聯(lián)劑引入到丙烯

5、酸樹脂中，合成有機硅樹脂的改性組分；一方面嘗試將低分子量羥基硅油與含有羥基的丙烯酸樹脂通過脫水縮合反應，將羥基硅油接枝到丙烯酸樹脂中，從而獲得與有機硅樹脂具有較好相容性的有機硅樹脂改性組分，同時以C-O-Si形式存在的硅油在海水環(huán)境中會水解，釋放無毒的硅油，從而提高了樹脂的防污性能。 對所合成的有機硅樹脂進行了室內(nèi)硅藻防污性能評價；對有機硅樹脂改性組分中羥基硅油改性丙烯酸樹脂進行了實海掛板試驗，評價了其防污性能。結(jié)果表明：實驗室

6、內(nèi)有機硅樹脂上硅藻五天的附著量很少，表明此樹脂對硅藻具有較好的防污效果；可水解釋放硅油的丙烯酸樹脂表面污損生物的附著量相對于空白丙烯酸樹脂較少，因此該樹脂具有較好的防污性能，且樹脂膜在海水的沖擊下仍保持完整，并無裂紋、起泡等現(xiàn)象，說明了該樹脂的力學性能也較好，適合應用于海洋防污材料的制備。 因為本論文是通過在實驗室內(nèi)對非活體狀態(tài)下鯊魚表皮的防污能力初步評價的基礎上，開展以其為目標的仿生防污材料的研制工作。整個研究需要涉及的內(nèi)容很