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新型海洋防污涂层和技术的开发

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本论文以“开发新型海洋防污涂层与技术”为主题来展开研究。主要研究了三种聚合物涂层：水填充的多孔弹性体涂层、自生水凝胶表面防污涂层和自生微结构表面自抛光涂层。
　　 首先，我们将含交联功能团的硅氧烷树脂、溶剂、氯化钠和分散剂混合。通过行星式球磨机将氯化钠磨碎成2～10μm大小的颗粒并均匀分散在混合物中。在此混合物中加入交联剂并搅拌均匀后成膜，加热交联后得到氯化钠分散其间的弹性体涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角仪、旋转流变仪、厚度变化测量来表征涂层在水中浸泡前后表面性质、结构、剪切模量的变化。通过模拟藤壶脱附实验来表征涂层的污损可脱附性能。SEM测试征明了氯化钠粒子均匀分散在有机硅弹性体内；并且在水中浸泡后，氯化钠可以由涂层内部扩散进入水中而形成水填充的多孔有机硅弹性体涂层。表面能的测试表明，是否添加分散剂和氯化钠、是否在海水中浸泡，涂层表面能基本不变，保持着有机硅材料的低表面能。旋转流变仪的测试表明涂层内存在的水填充的孔洞可以明显降低有机硅弹性体涂层的剪切储能模量。模拟藤壶脱附实验证明此水填充的多孔有机硅弹性体涂层比无孔有机硅弹性体对比涂层具有更好的污损可脱附性能；并且涂层中存在越多的水填充的孔洞，则污损可脱附性能越好。
　　 其次，我们合成了一系列含有羧基和三丁基硅烷酯侧基的共聚物溶液。将此共聚物溶液与等当量的多功能团氮丙啶交联剂混合并成膜。通过SEM、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、接触角仪、质量变化测量来表征涂层在海水中浸泡前后结构、吸水量和表面性质的变化；通过浅海挂板实验表征涂层的防污性能。通过ATR-FTIR测试可以看出，涂层在海水中浸泡后表面由于水解作用逐渐产生越来越多的羧酸根离子。接触角测试表明涂层在海水中浸泡后表面由原本的疏水性变为亲水性，并且表面亲水性随着三丁基硅炕酯可水解侧基含量提高而增强。同时涂层在海水中浸泡后质量明显增加，并且质量提高的幅度随着三丁基硅烷酯可水解侧基含量的提高而加大。上述结果都表明涂层在海水中浸泡后表面由于水解作用产生了水凝胶层。SEM测试直观的证实了此表面水凝胶层的存在。并且通过SEM测试我们也可以看出表面水凝胶层会逐渐腐蚀而自剥离。涂层在海水中浸泡后干重的变化也可以证明此自剥离现象的存在。两个月的浅海挂板实验证明此可自产生水凝胶表面涂层比未交联的自抛光共聚物对比涂层具有更好的防污性能，并且涂层防污性能随着表面三丁基硅烷酯可水解侧基含量的提高而增强。
　　 最后，我们通过连续滴加单体法自由基聚合合成了一系列甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元预聚物溶液。采用预聚物作为分散剂合成了固含量约为21％的聚丙烯酰胺微凝胶(育径约为500nm)分散液。其固含量和直径分别通过质量和SEM测量得到。使用预聚物合成了铜盐自抛光共聚物。将微凝胶分散液和自抛光共聚物溶液按一定比例混合并成膜。SEM测试表明微凝胶均匀分散在涂层当中，并且涂层在海水中浸泡一周、二周后，都显示出规则的表面结构(由于表面微凝胶溶入海水中)。涂层在海水中浸泡后干重损失测试表明涂层具有自抛光效果；并且微凝胶含量越高，自抛光速度越快。浅海挂板实验表明单单此种结构表面在实海环境下并不能有效地起到防污的效果。

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