冷喷涂防污涂层的制备及其对海洋底栖硅藻防污抑制作用的研究

通过冷喷涂技术制备了Cu2O质量分数分别为0、10%、20%和30%的4种Cu-Cu2O涂层,考察了涂层对成排舟形藻、小舟形藻、羽状舟形藻附着的抑制作用。实验表明:4种不同Cu2O含量的Cu-Cu2O防污涂层对成排舟形藻、小舟形藻、羽状舟形藻的附着均产生了抑制作用。随着涂层中Cu2O含量的增加,抑制率增大,达到100%抑制率的时间缩短。30%Cu2O-70%Cu涂层的抑制效果最好。Cu-Cu2O防污涂层对3种底栖硅藻附着的抑制作用具有差异性,对羽状舟形藻的抑制作用最明显,其次是小舟形藻,最后是成排舟形藻。4种不同Cu2O含量的Cu-Cu2O防污涂层对各底栖硅藻附着的抑制作用均具有持久性和稳定性。30%Cu2O-70%Cu涂层在海水中浸泡45 d后,仍能在36 h之内对羽状舟形藻产生90%以上的抑制率,对小舟形藻和成排舟形藻产生85%以上的抑制率。     

高性能有机硅海洋防污涂层研究进展

海洋生物污损是海洋资源开发中不可回避的问题。有机硅防污涂层因其表面能低、弹性模量低、表面光滑而具备优异的污损脱附性能,并且不释放防污剂,是一类环境友好的防污涂层。然而,有机硅材料机械强度低、与基材黏附性弱等问题严重限制了其实际应用,因此,提高有机硅防污涂层的力学性能已成为防污领域研究的一大热点;此外,复杂的海洋环境、多样的应用场景也对高性能防污涂料提出更多需求。聚氨酯 /聚脲改性、引入金属离子配位键及有机无机杂化等方式不仅可以有效提高有机硅涂层的力学性能,还可以赋予涂层自修复能力、抗油污能力等新的功能。本文综述了几种高性能有机硅防污材料改性的方法及最新研究进展,并展望了其在更多领域的应用及发展趋势。     

有机硅改性环保海洋防污涂层的发展现状

有机硅材料的低表面能、低弹性模量和生物相容性使其在海洋防污领域有着广泛的应用。本文以有机硅改性为出发点,介绍了有机硅改性低表面能涂层、有机硅仿生涂层、有机硅两亲性涂层、有机硅凝胶涂层在海洋防污方面的发展现状,总结了4种涂层各自的优势和不足,展望了未来海洋防污涂料的发展趋势。     

污损阻抗型有机硅基防污涂料研究进展

海洋生物污损对海洋工业造成严重影响,导致船舶阻力及油耗上升、海水输送管道堵塞、腐蚀加速等问题。基于有机硅弹性体的污损脱附型涂层具有环境友好、减阻节能、性能长期稳定的优点,应用前景广阔。但其污损脱附性能依赖于强水流冲刷,且无法阻抗污损生物的黏附,不能满足海洋工程装备在静态条件下服役的防污需求。近年来,国内外学者通过化学与物理改性制备了系列具有污损阻抗性的有机硅涂层,包括共混 /接枝两亲性添加剂、两性离子、防污剂等,提高了有机硅涂层的静态防污性能。本文综述了相关进展,对不同改性方法的优缺点进行了分析,并展望了有机硅防污涂层的发展方向。     

硅油对低表面能有机硅防污涂料性能的影响

低表而能有机硅防污涂料是无毒防污涂料的一个重点发展方向,本文研究了硅油对低表面能有机硅防污涂料性能的影响.结果表明,PDMS硅油的添加有利于涂层防污性能的提高.PDMDPS硅油致使涂层形成非均相结构,并能够渗出到涂层的表而,改变涂层表面结构,显著提高涂层防污性能;低表面能有机硅防污涂料在海水中具有良好的稳定性,在其表面附着的海生物经海水的冲刷可轻易脱落.     

DCOIT@HACC-SA微胶囊的制备及应用研究

采用复合凝聚法,以季铵盐壳聚糖(HACC)、海藻酸钠(SA)为壳材,4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)为芯材,合成了具有复合壳层结构的DCOIT@HACC-SA微胶囊。随后将微胶囊引入环氧改性有机硅基体(ES)中制备了功能型涂层材料(ESHS),赋予其优异的抗藻性能。结果表明：制得的DCOIT@HACC-SA微胶囊大小均一、不粘连,控释性能良好,在甲醇中浸泡12d之后释放率达到75.4%;藻液中浸泡36h, ESHS涂层上附着的小球藻个数仅为2733cells/mm²,覆盖面积仅为5.87%。ESHS功能型涂层材料有望在海洋防污等领域获得应用。     

纳米杂化耐磨超疏水环氧树脂涂层的构筑及性能

采用层层组装法通过十八烷基胺（C18-NH2）、正硅酸乙酯（TEOS）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）合成出长链烷基改性纳米粒C18-NH2/570@SiO2,将其引入有机硅改性环氧树脂,制备得到耐摩擦性能优异的超疏水环氧树脂涂层C18-NH2@SiO2/DE51。采用FT-IR、XRD、XPS、TEM、AFM等对纳米粒子的结构以及涂层的成膜形貌进行表征。结果表明,长链烷基纳米粒成功引入聚合物链段中,并且涂层表面喷涂C18-NH2/570@SiO2后表面粗糙度明显提高。通过接触角、透光率、自清洁、耐酸碱和耐摩擦测试表明,当喷涂质量分数为0.8%的纳米粒子时,改性后的环氧树脂涂层接触角可以达到150.6±0.6°,滚动角可达到7.8±0.4°,透光率可达到91.98%,拥有良好的自清洁、耐酸碱和耐摩擦性能并且摩擦次数可达到1500次以上。     

氟烷基硅烷改性硅树脂陶瓷防污剂研制及应用

通过添加甲基三氟丙基二甲氧基硅烷来改性硅树脂陶瓷防污剂可明显地改善防污剂的耐油性污渍的性能,同时氟烷基硅烷改性硅树脂陶瓷防污剂保持了有机硅树脂防污剂的持久防污性能的优点。用金相显微镜、扫描电镜观察抛光砖表面孔隙的变化。     

低表面能材料上海洋生物附着的研究

考察了不同表面状态的聚四氟乙烯材料和含有机氟、有机硅涂层的防污性能。低表面能材料上的污损生物附着不牢。聚氨酯、醇酸、氯醋乙烯等树脂为基料的涂层防污性差;而涂层中有机硅橡胶的含量比聚四氟乙烯更有利于防止海洋生物的附着。     

低压高效石墨烯复合涂料的电热性能研究

分别在环氧、环氧改性有机硅、乙烯基树脂3种体系中,以石墨烯为导电填料,研究不同含量的石墨烯对涂料电热性能的影响。结果表明:石墨烯填充在乙烯基树脂中时,发热效率最高,石墨烯复合环氧树脂的涂层附着力最好;石墨烯与环氧改性有机硅复合综合性能最佳。当温度为25℃时,石墨烯含量为3%的环氧改性有机硅涂层在20 V低电压下通电2 min,涂层维持温度为61℃,涂层功率为12.5 W/dm~2,而且涂层物理性能最佳。石墨烯复合环氧改性有机硅树脂的电热涂料能满足安全、便捷、高效的要求。     

氨基硅油微乳液改性水性聚氨酯的合成和性能

合成了水性聚氨酯乳液和氨基硅油(AEAPS)微乳液改性水性聚氨酯乳液,研究了两种水性聚氨酯的性能及在织物上的涂层效果。结果表明,当氨基硅油相对于聚丙二醇的质量百分比为8.18%时,有机硅改性水性聚氨酯乳液的离心稳定性好,乳液胶膜表面硅原子的质量分数为0.92%;该有机硅改性水性聚氨酯软段相与硬段相的微观相分离增大,乳液胶膜的耐水性能和热稳定性提高;该有机硅改性水性聚氨酯乳液作为织物涂层剂时,可以赋予织物柔软、滑爽的风格。     

防污涂料

有机聚硅氧烷防污涂层用中间层及复合涂层和以该复合涂层涂覆的船和水下结构;防污涂料及其用于钢材上的防污方法;包囊的生物杀伤剂的混合物;呋喃改性丙烯酸树脂及用该树脂制备的防污涂料;兼具水解特性和低表面能特性的接枝树脂及用该树脂制备的防污涂料;深水网箱用水性防污涂料的研制;有机硅改性丙烯酸酯，纳米SiO2低表面能防污涂料及制作方法.     

改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO_2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO_2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。     

超支化碳钛笼水性树脂涂层微观形貌及其防污机理的研究

选取超支化碳钛笼水性树脂为研究对象,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)表征了超支化碳钛笼水性树脂及其涂层的微观形貌。采用接触角测量仪测试了超支化碳钛笼水性树脂涂层的油水接触角,并计算了涂层的表面能。通过平板培养法和漆膜浸泡法研究了超支化碳钛笼水性树脂乳液及涂层对大肠杆菌的抗菌效果。研究结果表明:碳钛笼涂层具有优异的防污性能,是微纳结构和抗菌作用协同作用的结果,其中微纳结构对防污性能起主要作用。分析了超支化碳钛笼水性树脂涂层的防污机理,为高效环保防污涂层的制备及应用提供参考。     

气流磨制备微纳米氧化亚铜及其防污性能研究

采用气流磨处理工业级Cu₂O,可有效减小颗粒粒径和分布范围,得到平均粒径约为0.98μm的微纳米Cu₂O;通过抑菌、抑藻、铜离子渗出速率、浅海浸泡等试验探讨了微纳米Cu₂O防污性能。结果表明:相对于工业级Cu₂O,微纳米Cu₂O的24 h抑菌、抑藻率可分别提升约28.82%和21.82%,使防污涂料具有更优异的实海综合应用性能和防污性能;相对于纳米级Cu₂O,基于微纳米Cu₂O的防污涂层具有更稳定、可控的铜离子渗出性能,避免了因纳米Cu₂O引起的前期铜离子"暴释"而导致的资源浪费,以及后期铜离子渗出率不足而导致的防污效果欠佳等缺陷。     

热转印碳带用有机硅改性聚氨酯的合成与应用

采用溶液共聚法合成了有机硅改性聚氨酯,通过红外光谱,表面接触角测定及热重分析研究了有机硅含量对材料的耐热性和表面润湿性能等的影响。以有机硅改性聚氨酯材料作为热转印碳带背涂层,研究了背涂胶液的溶剂种类、胶液浓度及存储时间和温度对背涂层性能影响。结果表明,合成的有机硅改性聚氨酯具有优异的耐热性、爽滑性和粘接能力,达到了热转印碳带背涂层的使用要求。     

粉末涂料用耐高温有机硅改性聚酯树脂的制备和性能研究

通过化学共聚改性的方法在粉末涂料聚酯树脂中引入有机硅,合成了粉末涂料用有机硅改性聚酯树脂,研究了有机硅中间体用量对改性聚酯树脂黏度、相对分子质量及其分布、玻璃化转变温度和热失质量的影响。并用其制备了平面和消光 2种粉末涂料,研究了不同有机硅中间体加量对涂层性能的影响。结果表明：有机硅中间体加量为 42%的改性聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度和黏度,制备的粉末涂层具有良好的附着力;在 350℃左右的高温下平面涂层具有优秀的保光率,加入云母粉的消光涂层则具有更好的弯曲性能。有机硅改性聚酯树脂在兼顾耐热性和平面高光的同时,又解决了使用纯有机硅树脂的价格偏高的问题,为市场提供了耐高温粉末涂料用聚酯树脂的更多选择性。     

环氧改性有机硅树脂的应用研究

以不同环氧改性有机硅树脂作为基料树脂,研究了不同树脂对漆膜性能的影响;通过选用不同固化体系对漆膜机械性能和耐热性做了比较;同时研究了环氧改性有机硅树脂与有机硅树脂的混溶性及影响;分别研究了该树脂配制的底、中、面涂层的常规性能及复合涂层的机械性能。同时对不同固化剂的影响和不同树脂的影响做了TG和DSC分析,结果表明,环氧改性有机硅树脂耐温性能较环氧树脂有较明显的提高,基本可用于高温涂料;环氧改性有机硅树脂可与纯有机硅树脂复配,有望形成具有更高耐温性能的涂膜。并且可通过复合固化剂的选用达到更佳的耐温性能和较好的物理机械性能。     

金属基有机硅树脂涂层复合材料的导热性能

以锌粉为导热填充剂对环氧有机硅树脂进行改性,考察了改性环氧有机硅树脂涂层干膜中锌粉含量对涂层导热系数的影响,分析了涂层厚度对碳钢基材导热性能的影响. 结果表明,环氧有机硅树脂涂层的导热系数约为0.19 W/(m?K),其耐温能力在200℃以上,可保证涂层在中低温烟气余热回收换热器表层长期工作而不发生任何热反应;添加锌粉可改善环氧改性有机硅涂层的导热性能,涂层干膜锌粉25wt%时,涂层材料导热系数达0.35 W/(m?K),较未添加锌粉时增大了84%. 复合材料的导热系数随涂层厚度增加而下降,无涂层的碳钢导热系数为47.59 W/(m?K),涂层厚度为200 ?m时,导热系数降至34.33 W/(m?K).     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面,并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理,然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析,采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征,通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰,表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出,纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒,具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°,滚动角为3.5°±0.5°,水滴在涂层表面呈球形,极易滑落,涂层在水中浸泡7天后,接触角没有发生明显变化,表明纸张表面具备了优异的超疏水性能,且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后,接触角仍能达到150°,滚动角为9°,表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏,超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明,涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单,易于实现工业化生产,为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。