pH响应型有机硅基聚脲海洋防污材料的制备及性能研究
海洋防污材料是目前防止海洋生物污损的主要方法之一，自2008年有机锡基海洋防污材料被全面禁用以来，更加环保、高效的污损脱附型海洋防污材料便受到了广泛关注。有机硅基防污材料由于其具有较低的弹性模量和表面能，可以在高速水流冲刷下有效实现海洋污损生物的脱附，是污损脱附型海洋防污材料的主要代表。然而有机硅基防污材料在静态条件下污损脱附性能不佳，自身的基底附着能力也较差，容易出现大面积的脱落。针对这些问题，本文通过引入苯硼酸酯、聚脲链段等改性措施，获得了具有高附着性能、优异动静态防污性能的pH响应型有机硅基聚脲海洋防污材料，具体研究内容如下: (1)将双氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯进行扩链反应并用硅烷偶联剂封端，制备出了一种有机硅基聚脲材料(IPTS-PDMS-PU),并进一步引入具有pH响应的苯硼酸酯基团，最终制备出含有不同丁香酚添加量的复合涂层PDMS-PUax。结果表明，丁香酚添加量为7％时(标记为PDMS-PUa2)，PDMS-PUa2的涂层具有较低的表面能24.9mJ?m-2、较好的灭菌率88.8％以及最高0级的附着性能评级。与弱碱环境(pH=8.2)相比，PDMS-PUax涂层在弱酸环境下(pH=5.8),防污剂丁香酚在7天内的累计释放量提高了47.0％,具有良好的pH响应性能。 (2)基于(1)中制备的IPTS-PDMS-PU,通过氨丙基三乙氧基硅烷与2-甲酰基苯硼酸反应进一步引入了亚胺键，最终得到复合涂层PDMS-PUfx。亚胺键的引入可以作为酸响应基团提高丁香酚的释放速率，还能够通过与苯硼酸酯形成内部硼氮(N→B)配位结构从而降低苯硼酸酯的pKa,提高丁香酚的初始负载量以及涂层在pH中性环境下的稳定性。结果表明，PDMS-PUf2的涂层具有较低的表面能24.8mJ·m-2,优秀的灭菌率97.5％,以及最高0级的附着性能评级。与弱碱环境(pH=8.2)相比，PDMS-PUfx涂层在弱酸环境下(pH=5.8),丁香酚7天的累计释放量提高了57.5％。稳定测试表明，PDMS-PUfx的涂层在模拟海水(pH=8.2)的环境下初始释放速率得到大幅度提升，这主要归因于更高的丁香酚负载量。除此之外,PDMS-PUfx涂层在中性环境下(pH=7.0)的初始释放速率与在弱碱环境下(pH=8.2)接近，这说明了涂层在中性环境同样具有较好的稳定性。
海洋防污材料;聚二甲基硅氧烷;聚脲;丁香酚;pH响应
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
陶霞
2023
中文
TB34
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）