分子自組裝在表面微結(jié)構(gòu)防污材料制備中的應(yīng)用研究.pdf

1、海生物污損給船舶和海洋設(shè)施帶來(lái)極大的危害，目前最有效的防除海生物污損的途徑是涂裝防污涂料。傳統(tǒng)防污涂料由于嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境和危害人類健康而正面臨禁用，開發(fā)新型無(wú)毒、安全高效的防污產(chǎn)品已迫在眉睫，其中防污表面微結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)是一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　 本論文利用分子自組裝原理，以有機(jī)硅高聚物與丙烯酸酯高聚物為構(gòu)筑單元，探索了三種制備表面微結(jié)構(gòu)材料的方法。
　　 方法1，直接將有機(jī)硅樹脂與硅烷偶聯(lián)劑改性丙烯酸樹脂物理共混，基

2、于兩種樹脂間的相分離行為，用5％的三乙烯四胺固化后，涂層表面形成一定規(guī)律的微結(jié)構(gòu)形貌。探討了兩種樹脂的混合比例、有機(jī)硅樹脂R/Si值及硅烷偶聯(lián)劑改性丙烯酸樹脂粘度對(duì)表面微結(jié)構(gòu)尺寸及規(guī)律性的影響。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)混合樹脂涂層出現(xiàn)龜裂和剝落現(xiàn)象，這說(shuō)明制備的混合樹脂涂層穩(wěn)定性較差。
　　 方法2，通過(guò)有機(jī)硅樹脂與硅烷偶聯(lián)劑改性丙烯酸樹脂之間的硅羥基縮合制備有機(jī)硅改性丙烯酸樹脂，利用固化過(guò)程中分子鏈段的定向移動(dòng)制備表面微結(jié)構(gòu)材料。使用三

3、種固化劑固化后，涂層表面均難以形成規(guī)律性的微結(jié)構(gòu)形貌。同時(shí)由于硅烷偶聯(lián)劑KH-570中甲氧基水解不完全使得該樹脂極易凝膠，可存放性差。
　　 為了彌補(bǔ)以上兩種方法在表面微結(jié)構(gòu)材料制備上的缺點(diǎn)，本論文采用方法3，使含可聚合雙鍵的有機(jī)硅預(yù)聚物與丙烯酸類單體共聚，合成有機(jī)硅-丙烯酸共聚樹脂，使用1％的三乙烯四胺固化后，涂層表面形成規(guī)律性的微結(jié)構(gòu)形貌。探討了有機(jī)硅預(yù)聚物與丙烯酸類單體的比例、丙烯酸類單體中丙烯腈的含量、有機(jī)硅預(yù)聚物R/S

4、i值及該預(yù)聚物的粘度等因素對(duì)最終形成的表面微結(jié)構(gòu)尺寸及規(guī)律性的影響。海水浸泡實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)硅-丙烯酸共聚樹脂涂層表面微結(jié)構(gòu)形貌較穩(wěn)定，且附著力較好，可適應(yīng)長(zhǎng)期海水浸泡環(huán)境。
　　 本論文初步探討了有機(jī)硅-丙烯酸共聚樹脂涂層表面微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，分析認(rèn)為涂層表面微結(jié)構(gòu)是有機(jī)硅-丙烯酸共聚樹脂中極性、非極性鏈段定向移動(dòng)、聚集并以有機(jī)硅組分為核心形成的多孔結(jié)構(gòu)。
　　 微結(jié)構(gòu)涂層的防污性能測(cè)試表明：涂層表面微結(jié)構(gòu)的尺寸顯著影響舟