呋喃改性硅丙树脂/纳米TiO2低表面能船舶防污涂料

论文摘要

鉴于世界各国对海洋环境保护的重视以及2008年有机锡自抛光涂料使用禁令的实施,世界各大涂料生产商已经停产了所有的有机锡相关产品,并纷纷研发新型高效无毒或低毒环保型防污涂料,低表面能防污涂料就是其中之一。为拓展低表面能防污涂料的防污广谱性,本研究以性能优良的硅丙树脂为基体,将具有天然防污活性的呋喃结构接到硅丙树脂链上,合成了新型防污高分子呋喃改性硅丙树脂,红外光谱IR、凝胶渗透色谱GPC和扫描电镜SEM形貌观察表明:自由基溶液共聚法可以将呋喃环结构引入到硅丙树脂链上;合成树脂的分子量为91703,分布指数为2.5685;清漆涂膜均匀和平滑,符合热塑型涂料成膜物的要求。采用大肠杆菌和枯草牙苞杆菌分别进行了抑菌环实验,结果表明:呋喃改性硅丙树脂、纳米TiO2和合成的溴代呋喃均具有明显的抑菌效果。以呋喃改性硅丙树脂为成膜物,添加纳米TiO2和溴代呋喃等防污剂,以及溶剂、助剂和其它颜填料制备了呋喃改性硅丙树脂/纳米TiO2低表面能船舶防污涂料,通过正交实验法和优选法综合运用,以及接触角CA测量、SEM形貌观察以及机械性能等系列检测表明:随着呋喃改性硅丙树脂含量的增加漆膜接触角不断变小;纳米TiO2的引入对接触角影响不是很大,保证了低表面能的要求;正交优化结果表明,当涂料中的呋喃改性硅丙树脂49 wt.%,nano-TiO2 11 wt.%和硅油6 wt.%时,涂膜与水的接触角99.45°满足低表面能防污涂料的要求。实海挂板实验表明,纳米TiO2和溴代呋喃等防污剂的加入,使低表面能防污涂料的实海防污性能得到了明显提高。由SEM形貌分析和光学显微镜观察可知:微粗糙的疏水漆膜表面含有大量的表面乳突和凹槽等一系列微纳米级的介观结构,这种微纳米级粗糙疏水结构是降低表面能的主要影响因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 海洋生物污损
• 1.2 船舶防污涂料发展历史
• 1.3 新型船舶防污涂料
• 1.3.1 无锡自抛光防污涂料
• 1.3.2 低表面能防污涂料
• 1.3.3 仿生防污涂料
• 1.3.4 其它防污涂料
• 1.4 船舶防污涂料的发展趋势及存在的问题
• 1.4.1 船舶防污涂料的发展趋势
• 1.4.2 目前存在的问题
• 1.5 本文研究目的
• 第二章 材料与方法
• 2.1 原材料
• 2.1.1 成膜物（树脂）
• 2.1.2 溶剂（分散介质）
• 2.1.3 颜填料
• 2.1.4 防污剂
• 2.1.5 涂料助剂
• 2.2 实验仪器及检测设备
• 2.3 呋喃改性硅丙树脂的合成
• 2.4 溴代呋喃防污剂的合成
• 2.5 抑菌环实验
• 2.6 防污涂料的制备
• 2.7 涂料的常规性能检测
• 2.8 涂料的实海挂板防污检测
• 本章小结
• 第三章 结果
• 3.1 呋喃改性硅丙树脂的合成与表征
• 3.1.1 工艺参数对树脂合成的影响
• 3.1.2 树脂红外表征结果
• 3.1.3 树脂分子量检测结果
• 3.1.4 树脂涂膜SEM 形貌
• 3.2 防污剂的表征及抑菌效果
• 3.2.1 溴代呋喃防污剂红外表征
• 3.2.2 防污剂的抑菌效果
• 3.3 涂料检测结果
• 3.3.1 涂料多因素正交优化结果
• 3.3.2 涂料单因素优化结果
• 3.3.3 涂料综合优化结果
• 3.4 实海挂板检测结果
• 2 实海防污效果'>3.4.1 nano-TiO₂实海防污效果
• 3.4.2 溴代呋喃实海防污效果
• 本章小结
• 第四章 讨论
• 4.1 呋喃改性硅丙树脂合成机理的探讨
• 4.1.1 链引发的探讨
• 4.1.2 链增长的探讨
• 4.2 涂膜低表面能机理的探讨
• 4.2.1 树脂分子结构分析
• 4.2.2 涂膜结构分析
• 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢