自抛光防污涂层的水渗透特性及其对抛光速率的影响研究

本文采用电化学阻抗谱法(EIS)对比分析了水在两种商业化丙烯酸硅自抛光防污涂层A1和A2中的渗透行为,并通过动态模拟实验测试了两种涂层在3.5%人工海水中的抛光速率。EIS测试结果表明,水在两种丙烯酸硅自抛光防污涂层中的渗透均呈典型的Fick扩散,进而拟合计算得到涂层A1的饱和吸水体积百分率约为11.5%,涂层A2的饱和吸水体积百分率约为20%。动态模拟实验表明防污涂层A1在人工海水中的抛光速率为0.15μm/d,涂层A2的抛光速率为0.26μm/d。饱和吸水体积百分率较大更有利于丙烯酸硅树脂水解,抛光速率更快。

液体润滑浸渍表面(SLIPS)船舶防污涂层最新研究进展

综述了近3年来关于液体润滑浸渍表面(SLIPS)船舶防污涂层的研究进展,特别是润滑液的选择与涂层的结构设计,以及这些因素如何影响涂层的整体性能,以期为未来的研究提供最新思路及研究方法。

海洋防污涂层的研究进展

海洋能够为人类提供大量的能源和资源,但在设施和船舶表面不可避免会附着海洋生物,形成生物污损,从而对海洋各产业产生负面影响。目前,在众多的海洋防污方法中,在表面喷涂防污涂层是一种更高效、更经济、更方便的方法,成为最常用的海洋防污方法之一。鉴于此,列举了各种不同防污涂层的防污原理及研究进展,包括自抛光防污涂层、仿生防污涂层、污损阻抗型防污涂层、污损释放型防污涂层等,并对防污涂层的发展前景及可能的发展方向进行了展望。

污损阻抗型漆酚基聚氨酯防污涂层的制备及性能研究

以天然漆酚为硬段,可生物降解的聚己内酯二醇为软段,通过调控软硬段比例,设计合成系列漆酚基聚氨酯(UPC),研究了不同固化方式(热固化和N3390固化剂辅助室温固化)制备的UPC涂层的热稳定性、机械性能和表面特性,并考察了涂层的防污性能。结果表明,UPC单体的热稳定性随漆酚含量的增加而增大,同时UPC涂层对基材具有较强的粘附力,成膜性好,力学强度和柔韧性在一定范围内也随着硬段组分漆酚含量的增加而增大。热固化的UPC涂层表面疏水性都在90°以上,高于固化剂辅助室温固化的UPC涂层。良好的疏水性、较低的表面能和弹性模量赋予UPC涂层高效的污损脱附特性,从而表现出对细菌和海藻粘附良好的抑制作用。该漆酚基聚氨酯涂层不含任何防污剂,是一种绿色、环境友好且性能优良的生物质基海洋防污材料。

海洋防污涂层技术研究进展和应用现状

防污涂层是应对海生物污损难题最为有效的技术手段。文章首先对近年来接触型、降解型、污损释放型防污涂层材料的研发及应用现状进行了梳理,重点对比自抛光型及污损释放型两类防污涂料的优缺点——前者性能优异但面临环境污染风险,后者不含有毒物质但性能有待提升。随后从前沿科学角度对防污涂层的发展方向进行简要展望;借助智能响应、仿生等技术手段赋予涂层材料自适应响应及智能可控性,有望满足未来海洋船舶及装备的高性能防护要求。

无毒防污涂层表面化学结构的研究

对几种含氟和有机硅氧烷的涂层进行了青岛、厦门２海域的浅海浸泡试验．利用ＦＴ－ＩＲ反射红外和Ｘ光电子能谱对防污涂层的表面化学结构进行了表征，得出涂层表面的有机硅氧烷是造成涂层具有良好防污性的根本原因．聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）填料在涂层中的变化对防污性影响不大。

不同防污涂层下5083铝合金的海水腐蚀性能研究

目的研究舰船用不同类型防污漆下5083铝合金的海水腐蚀性能。方法采用电化学交流阻抗方法研究加入不同防污剂的三种舰船常用防污体系在完好状态下和人工破损状态下的耐蚀性能。结果获得了3种不同防污体系对5083铝合金在海水浸泡条件下的耐蚀性能结果。结论在涂层体系完好时,加入不同种类防污剂的防污漆体系对基体5083铝合金都有很好的保护作用。其中低表面能类型的防污涂料不易发生水解,所以涂层阻抗随时间变化的幅度很小,涂层的屏蔽性更好、涂层孔隙率更低、颜料与溶液反应阻力更大,保护作用最优异,性能最稳定。在涂层破损状态下,三种防污体系的腐蚀速率为低表面能﹤硫氰酸亚铜﹤Cu2O防污涂层,防污涂层中存在的防污剂Cu2O可加速铝合金基体的腐蚀。

铝壳舰船用防污涂层的性能评价

分析了国内外不同生产厂家铝合金配套防污涂层在厦门、三亚和青岛海域实海浸泡和厦门海域动态模拟试验的结果。结果表明:低表面能类防污漆,在厦门海域可以保持9个月的防污效果;硫氰酸亚铜类防污漆,不同的厂家防污效果有所不同,其防污效果可以达到6～12个月;无毒环保类防污漆,防污效果较差,一般均在6个月以下。同时比较了各种防污漆配套体系的耐冲刷性能和对铝合金基体的保护作用,结果显示,所选防污漆配套体系均有良好的耐冲刷性能;对铝合金也有良好的保护作用。

丙烯酸氟硅烷共聚树脂基防污涂层的制备与性能研究

以丙烯酰氧基三异丙基硅烷(TIPSA)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸甲氧基乙酯(2-MEA)为共聚单体,通过溶液聚合法合成出丙烯酸氟硅烷共聚树脂。通过红外光谱(FT-IR)对聚合物的结构进行了表征;通过X射线光电子能谱分析(XPS)探讨了共聚树脂在海水及海藻溶液浸泡前后的表面元素变化。通过将丙烯酸氟硅烷共聚树脂与50%松香溶液混合,以氧化锌、滑石粉为助剂,氧化亚铜为防污剂,制备了以丙烯酸氟硅烷共聚树脂为基体树脂的自抛光防污涂料,并通过浅海浸泡实验对防污涂料的防污性能进行了评价。结果表明,以合成的丙烯酸氟硅烷共聚树脂为基体树脂制备的防污涂料具有良好的实海防污性能。

基于丙烯酸硅烷酯长效自抛光防污涂层性能的测试方法

借助动态海水模拟装置模拟船舶航行的服役状况,通过定期测试丙烯酸硅酯防污涂层防污性能参数(厚度、表面粗糙度、表面形貌、抛光速率)随时间的变化规律,研究涂层表面物理特性的动态变化,并对丙烯酸硅酯防污涂层进行了耐淡水浸泡、室外曝晒以及实海挂板防污性能测试。结果表明:该防污涂层具有优异的耐室外曝晒和耐淡水浸泡性能,北海挂板防污期效达到60个月,可满足水下设施对长效防污涂层的防污需求。动态模拟实验技术与防污涂层实海挂板相结合可实现涂层防污性能的低成本、快速评价。该方法不仅可以用于评估防污涂料的防污性能,而且还可用于涂料配方的筛选和改进,加快海洋防污涂料的研发步伐。

环境友好型海洋防污涂层的研究进展

依据国内外近年来的研究成果,介绍了海洋生物污损的形成机理和危害,综述了环境友好型防污涂层的防污机理和研究进展。对海洋防污涂层的前景进行了展望,认为研究开发环保、广谱高效、经济耐用的海洋防污技术是未来的主要研究方向。

钛合金表面微弧氧化纳米防污涂层及性能研究

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面成功制备出纳米防污陶瓷涂层。采用扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了纳米防污涂层的表面形貌、微观形态和氧化层厚度,采用X射线光电子能谱和X射线能谱仪对防污涂层的元素价态和化学组成进行了分析,采用WS-1型划痕试验机和数字万用表研究了涂层的结合强度和绝缘性,并采用TE66微磨损试验机和进行天然海水挂片试验考察了涂层的摩擦学性能和防污性能。结果表明:防污涂层厚度可达到20μm以上,涂层有非晶和20—50 nm纳米晶TiO2及Cu2O构成,膜基结合强度达到50 MPa,涂层绝缘性和耐磨性良好,防污性能得到明显改善,挂片6个月后涂层表面仅有少量海生物附着,而裸钛合金样品挂片3个月后则完全被海生物附着。

氟化聚合物/双微胶囊自修复防污涂层的研究

针对水下涂层材料在使用过程中产生的微裂纹难以及时修复和海洋生物污损问题,设计开发了一种氟化聚合物/双微胶囊的环氧树脂复合涂层(PFG/Dual-MCs/ER),该复合涂层具有微裂纹自修复和抗生物黏附的双重功能.采用原位乳液聚合法制备了包裹环氧树脂和稀释剂的聚脲醛微胶囊(ER-MCs),采用溶剂蒸发法制备了包裹水下环氧固化剂的聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊(UEH-MCs),采用自由基聚合法制备了甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBM)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的无规共聚物(PFG).将两种微胶囊包埋在环氧树脂涂层中并在表面接枝上PFG,制备出PFG/Dual-MCs/ER复合涂层.表征了微胶囊和PFG的结构组成,并检测了涂层的自修复和抗蛋白黏附性能.结果表明,PFG/Dual-MCs/ER复合涂层具有较好的自修复能力,表面接枝PFG使涂层表面对牛血清白蛋白的吸附明显减少.因此,这种兼具自修复和抗蛋白黏附性能,易于制备的PFG/Dual-MCs/ER复合涂层在海洋设施防护领域具有较好的应用前景.

海洋防污涂层性能的评价方法

论述了海洋防污涂层性能评价的静态和动态两种方法,介绍了实验室条件下动态评价防污涂层性能的实验装置。重点介绍了一种新型的防污涂层性能评价装置及其特点,该装置能够实现新型防污涂层开发初期的筛选和择优,缩短了研发时间。

基于自清洁型海洋智能防污涂层的最新研究进展

从自修复防污涂层、可逆切换粘附表面、自更新动态表面3个方面介绍了自清洁型海洋智能防污涂层技术的研究进展,及其在延长涂层服役寿命和主动防污方面起到的关键作用。自修复涂层通过微胶囊或可逆动态键修复破损的超疏水表面,延长其防污寿命。通过可逆切换粘附表面响应pH、应力或温度变化,进行亲/疏水表面的可逆切换,从而使污染物脱附。自更新动态表面可以根据周围微环境变化产生响应,发生聚合物降解、脱落、杀菌剂控制释放等行为,不仅可以减少污损生物的附着,而且可以使附着污损脱附。综述了自清洁型海洋智能防污涂层的研究成果,介绍了智能涂层在提高海洋防污方面的特点。基于现有研究的不足,对智能涂层的响应机制和应用方面的研究进行了展望。

PDMS-b-PS防污涂层的表面结构及性能

利用大分子引发聚合法制备出了PDMS摩尔含量分别为32.1%,40.7%和49.5%的PDMS-b-PS共聚物,利用旋转涂膜法制备了共聚物薄膜。研究了不同PDMS含量下,3种PDMS-b-PS共聚物膜的表面形貌以及蛋白吸附性能。结果表明,所制备的3种PDMS-b-PS共聚物膜都呈现出良好的表面微相分离结构,并且对牛血清白蛋白(BSA)的吸附量均很小,其中PDMS含量为40.7%的PDMS-b-PS共聚物膜表面结构的粗糙度最大,对牛血清白蛋白的吸附量最小,为13.2μg/cm2。

铝壳舰船用防污涂层的性能评价

分析了铝壳艇水下防污的现状,介绍了国内外不同生产厂家铝合金配套防污涂层在厦门、三亚和青岛海域实海浸泡和厦门海域动态模拟试验的结果。结果表明:低表面能类防污涂料,在厦门海域可以保持9个月的防污效果;硫氰酸亚铜类防污涂料,不同的厂家防污效果有所不同,其防污效果可以达到6～12个月;无毒环保类防污涂料,防污效果较差,一般均在6个月以下。同时比较了各种防污涂料配套体系的耐冲刷性能和对铝合金基体的保护作用,结果显示,所选防污涂料配套体系均有良好的耐冲刷性能;对铝合金也有良好的保护作用。

含硅聚合物防污涂层的研究进展

含硅聚合物作为一类低表面能材料在防污领域具有广泛应用。介绍了近年来含硅聚合物防污涂层研究的最新进展,并对起发展前景进行了展望。

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。

含氧化亚铜和有机防污剂的两种防污涂层失效过程对比

防污剂的种类和含量不同其渗出机制与失效过程也不相同,随着防污涂层树脂的水解和防污剂的溶出,防污涂层作为第一道屏障其失效情况也会影响整个防污防腐涂层体系对基体的保护作用。采用电化学交流阻抗(EIS)技术,结合SEM/EDS以及红外光谱(FTIR)等方法研究了两种含氧化亚铜和有机防污剂的防污涂层在3.5%NaCl溶液中的水解失效过程以及涂层配套体系对基体铝合金的保护作用。结果表明:两种涂层体系在常温3.5%NaCl溶液中浸泡4年后其低频阻抗仍然很高,对基体仍然具有良好的保护性能;热循环加速试验(45℃12 h+25℃12 h)大大促进了防污面漆在NaCl溶液中的水解以及可溶性颜填料与防污剂的溶出,含氧化亚铜较高的W1面漆表面形成大量的微裂纹,导致试样低频阻抗迅速下降,整体屏蔽性能降低;含多硫代化合物的W2面漆柔韧性较好,少有裂纹,涂层的整体屏蔽性能下降较缓。