聚氨酯改性有机硅船舶防污涂料研究
海洋船舶防污涂料是海洋工程与装备的重要防护材料，对于海洋资源开发利用发挥着非常重要的作用。在现用的船舶防污涂料中，低表面能型防污涂料环境友好，不会对海洋环境产生破坏，是将来的主要发展方向。随着世界各国对海洋环保不断重视，环境友好型低表面能防污涂料日益成为研究重点。其中，有机硅低表面能型船舶防污涂料得到了较快的发展和较为广泛的应用，但是逐渐暴露出漆膜综合力学性能较差的缺点，综合性能有待于进一步提高。针对有机硅船舶防污涂料性能提升的技术需要，本文开展了聚氨酯改性有机硅海洋船舶低表面能防污涂料的研究，利用三种不同亲水链段合成了三种不同的改性树脂，并对比分析亲水材料对有机硅基材性能的影响。具体研究内容和研究结果如下: 1)以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，聚乙二醇(PEG)，羟丙基硅油(DY)为原料制备PEG-DY的无规共聚物。通过红外光谱、DSC等测试方法证实了改性树脂为PEG-DY的无规共聚物。通过对改性树脂的表面性能、耐酸碱盐性、耐水性能以及抑藻性能进行了全面的测试和研究，结果表明，改性树脂的耐酸碱盐性有所提高。当DY分子量的增大时，接触角明显增大，但PEG分子量的增大会导致接触角下降。当改性树脂为PEG400-DY3000时，接触角最大值可达至107.68°，吸水率为6.74％，断裂伸长率为20.47％，弹性模量为27.59MPa。 2)将不同分子量的聚己内酯(PCL)和不同分子量的羟丙基硅油(DY)与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行共聚制备PCL-DY树脂。通过傅里叶红外和XRD分析并证实了PCL-DY的无规共聚物结构。通过对改性树脂的表面性能、耐酸碱盐、耐水性能、降解性能以及抑藻性能进行了详细的测试和研究，结果表明，亲水性偏弱的链段PCL的引入可明显提高漆膜的接触角，涂膜的表面能降低，并且断裂伸长率也明显增大。当改性树脂为PCL2500-DY3000，其接触角可达110.05°，吸水率为1.09％，断裂伸长率为182.47％。通过抑藻性能实验表明，所合成的PCL-DY树脂附着量很少，具有很优异的防污能力。 3)将不同摩尔配比的聚酯多元醇（PCLx/PLAy）和不同分子量的羟丙基硅油(DY)与六亚甲基二异氰酸酯（HDI）进行聚合制备聚氨酯改性有机硅的低表面能防污涂料。通过傅里叶红外对PCLA-DY的无规共聚物进行了结构表征并证实。通过对改性树脂的表面性能、耐酸碱盐、耐水性能、降解性能以及抑藻性能等详细的测试，重点考察了亲水性和降解性的PLA含量对漆膜性能的影响，实验结果表明引入亲水性较弱的PLA可大幅度增加漆膜的接触角数值，当改性树脂PCLA6∶4-DY3000，其接触角数值为116.39°，吸水率为2.63％，断裂伸长率为36.29％。 4)将所合成的聚氨酯改性有机硅树脂制备成低表面能防污涂料，通过实海挂板研究了三种不同亲水链段对防污性能的影响。结果表明，在PEG-DY防污涂料中，PEG分子量越大时（或者DY分子量越大），防污性能越优异;在PCL-DY防污涂料中，PCL分子量越大（或者DY分子量越大），防污性能越优异;在PCLA-DY防污涂料中，PCLA中PLA的含量越低时（或者DY分子量越大），防污性能越优异;通过接触角测定、力学性能、表面形貌、防污效果等综合对比三种不同亲水链段制备的防污涂料发现，PEG-DY防污涂料具有更好的综合性能，且实海挂板防污效果最好，防污能力最优。
船舶防污涂料;有机硅;聚氨酯改性;防污性能
北京化工大学
硕士
材料工程
刘斌;谢志鹏
2020
中文
TQ637.2
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）