新型无毒释放型防污涂层的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-08 21:25

  本文关键词：新型无毒释放型防污涂层的制备及其性能研究

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【摘要】：在新形势下,向海洋求发展新机遇是中国的一项关注民生的战略,而拓展海洋事业需要对海洋工程材料进行合理的防污保护。防污涂层中常添加的有机锡或氧化亚铜对海洋环境的危害已引起人们的高度重试,而该类产品的禁止使用,使得人们迫切需求真正高效、环保、便捷的防污涂层产品,因此,新型环境友好型防污涂层材料的研发工作迫在眉睫。本项目制备了两种新型无毒释放型防污涂层材料,并结合海南岛的地理优势检测其防污性能,并初步探索其防污机理。 第一种是疏水性释放型防污涂层。试验中首先以聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)和乙烯基氟硅油(BD-FT-LSR)为反应物制备了一种低表面能树脂,再合成SBA-15介孔分子筛并以之为载体负载纳米银作为防污剂,将有机低表面能树脂与无机载银防污剂混合,形成杂化防污涂层。通过IR、1H NMR、GPC分析聚合物的结构,通过XRD、 SEM、 TEM等手段检测防污剂的特征。结合SEM、 EDS、以及接触角测量结果分析涂层表面形貌和组成,通过实验室评估和实海挂版试验研究涂层的防污性能。检测结果表明,分子筛载银防污剂的添加不仅促使含氟基团向表面迁移,还使涂层表面形成了一种类似于荷叶表面的微纳米结构,这些变化使得其疏水性大大增强。实验防污性能评估结果表明,分子筛载银防污剂可以有效的增强涂层的抑菌效果和抗附着能力。但是,实海挂板试验结果显示,所制备的涂层虽然在初期具有很好的抗附着能力,随着时间的增长,抗附着能力逐渐丧失,释放性能也很弱。 结合第一种涂层的基础及结论,实验中设计并制备了另一种两亲性释放型防污涂层。实验在合成的低表面能树脂的基础上接枝聚乙二醇(PEG)制备了一种两亲性的树脂材料,并以之作为原料制备新型的防污涂层。为评估这种涂层的防污性能,实验中分别在人工环境和实海环境下对涂层样品进行测试,并利用IR、1H NMR表征聚合物的合成,结合涂层表面接触角测量、XPS、弹性模量、SEM等分析其防污性能变化的原因,并探索其防污机理。防污性能测试结果显示,新合成的两性防污涂层具有很好的防污性能,且实海环境下6个月仍能实现表面自清洁。此外,依据其它表征测试结果分析得出这种防污性能无法用粘附力正比于基材表面的弹性模量和基材表面临界表面张力乘积的平方根这种理论来解释。而XPS的结果表明,在水体环境中会向表面迁移。由于PEG具有亲水性,在环境的作用下可以形成整齐排列的分子链刷,这层分子链具有很好的柔顺性,可以阻碍污损生物的附着,并在水流的冲击作用下从表面涂层表面脱离。
【关键词】：污损释放性能 低表面能涂层 微纳米结构 两亲性涂层 自清洁
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 海洋污损9-10
• 1.2 海洋防污技术10-17
• 1.2.1 传统防污技术11-13
• (1) 溶解型防污涂料12
• (2) 接触型防污涂料12
• (3) 有锡自抛光防污涂料12-13
• 1.2.2 新型防污技术13-17
• (1) 仿生防污涂料13-14
• (2) 释放型防污涂料14-15
• (3) 电解防污涂料15
• (4) 抛光型防污涂料15-16
• (5) 新型防污剂16-17
• 1.3 释放型防污涂层研究现状17-20
• 1.4 防污涂层性能评价方法20-23
• 1.4.1 实验室评估20-21
• (1) 环境模拟21
• (2) 样品制备21
• (3) 实验程序21
• 1.4.2 实海挂板评估21-23
• (1) 实验环境22
• (2) 样品制备22
• (3) 试验程序22-23
• 1.4.3 实船涂装评估23
• 1.5 论文选题依据及研究内容23-25
• 1.5.1 选题依据23
• 1.5.2 研究内容23-25
• 2 疏水性防污涂层的制备及其防污性能的研究25-45
• 2.1 实验材料和仪器26-28
• 2.1.1 实验材料26-27
• 2.1.2 实验仪器27-28
• 2.2 涂层的制备28-29
• 2.3 性能的测试29-44
• 2.3.1 含氟嵌段共聚树脂(SBF)29-31
• 2.3.2 载银分子筛(Ag@SBA)31-37
• (1) 分子筛的合成与银的上载31-32
• (2) 小角和广角XRD分析32-34
• (3) SEM,TEM分析34-35
• (4) 比表面积及孔径分析35-37
• 2.3.3 杂化涂层表征分析37-39
• (1) 涂层表面SEM分析37-38
• (2) 涂层表面成分分析38-39
• (3) 涂层表面接触角测量39
• 2.3.4 防污实验39-44
• (1) 载银分子筛(Ag@SBA)的抑菌效果39-40
• (2) 杂化涂层(SBF/Ag@SBA)的抗细菌附着实验40-41
• (3) 杂化涂层(SBF/Ag@SBA)的抗藻类附着实验41-44
• 2.4 小结44-45
• 3 两亲性防污涂层的制备及其防污性能研究45-63
• 3.1 实验材料和仪器46-48
• 3.1.1 实验材料46-47
• 3.1.2 实验仪器47-48
• 3.2 涂层的制备48-49
• 3.3 性能的测试49-60
• 3.3.1 聚合物(SBS-co-BD-FT-LSR)-r-PEG的结构49-51
• 3.3.2 涂层防污性能测试51-55
• (1) 实验室评估涂层抗微生物附着性能51-53
• (2) 实海环境涂层抗附着性能测试53-55
• 3.3.3 涂层防污机理分析55-60
• (1) 涂层表面弹性模量55-56
• (2) 涂层表面水接触角测量56-57
• (3) 涂层表面成分分析57-59
• (4) 涂层表面形貌59-60
• 3.4 小结60-63
• 4 全文总结63-65
• 参考文献65-71
• 缩略语表71-73
• 附录73-75
• 致谢75

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本文编号：536389