收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低表面能及改性丙烯酸系列无毒防污涂料制备与应用研究

陈美玲  
【摘要】: 在海洋中航行的船只受到海水侵蚀后会附着种类繁多的生物,并使船体表面的摩擦力明显增加,进而导致舰船航速降低,燃料消耗增大,进坞维修次数增多。为防止海洋生物附着,最有效的措施是在船壳表面涂覆有毒的防污涂料。但有毒防污涂料的使用破坏了海洋的生态环境,严重威胁着人类的健康。国际海事组织已明令禁止在2008年1月1日后使用含有机锡毒物的防污涂料,随着这一禁令的实施,环境友好无毒船舶防污涂料的开发研制已经在全球范围内展开,其中无毒低表面能脱污型(fouling release)防污涂料的研究尤为引人注目。 本研究以耐候性和耐油性优异、且价格低廉的丙烯酸树脂为基础,针对海洋污损生物的附着机制,设计合成了具有低表面能等不同特性的系列改性丙烯酸树脂,并用红外光谱和凝胶色谱对合成树脂的结构及分子量进行了检测。结果表明,采用自由基溶液共聚法,可以将各种丙烯酸单体与氢氧化锌及聚硅氧烷聚合,合成出具有水解特性的丙烯酸锌树脂和聚硅氧烷改性丙烯酸树脂;也可以将有机硅单体与丙烯酸单体共聚,合成出具有低表面能特性的有机硅改性丙烯酸树脂。采用化学滴定法检测了改性丙烯酸树脂的酸值,用JY-82型接触角检测仪检测了树脂与水滴的接触角和涂膜的表面能。结果表明,合成的丙烯酸锌树脂和聚硅氧烷改性丙烯酸树脂的酸值、水解率和储存稳定性良好,具有自抛光特性;合成的有机硅改性丙烯酸树脂涂膜均匀饱满,与水的接触角可达83°,具有低表面能特性。系列改性丙烯酸树脂的合成工艺方法简便,原料来源广泛,在替代含毒防污涂料方面具有广阔的应用前景。 同时,本研究以上述系列改性丙烯酸树脂为成膜物,通过添加各种防污剂、防污助剂、颜填料、以及各类溶剂和助剂,制备了丙烯酸锌自抛光型、自抛/低表面能双重作用型和仿生无毒低表面能脱污型等三种防污涂料。依据国标GB6824-86,检测了自抛光防污涂料的铜离子渗出率,用GS-X150表面张力测定仪检测了低表面能防污涂膜的表面能,用SEM和GE5数码显微镜观察了低表面能无毒防污涂料的表面结构、涂膜形貌及其与液体接触的界面状态,并对防污涂料进行了实海试验。结果表明,本研究使用的三种防污助剂(TCPM、百菌清和敌草隆)均可减缓涂料中铜离子的渗出率,因而明显增加了涂料的防污期效与防污性能,其中TCPM的防污效果最好;微米级颜填料和纳米级SiO2粒子的加入,不仅有效地改善了涂料涂膜的强度,更主要的是通过仿照荷叶表面微观结构特征,在涂膜表面构筑出了一种微米-纳米阶层结构。这种结构,导致涂膜与液滴界面间产生了一种显微“气垫”形态,进而导致涂膜与液滴间的接触角高达150°、表面能降至6mJ/m2、且附着力达1级,为在完全环保无毒的条件下仅以仿生涂膜的物理特性防止海洋生物污损方面提供了坚实的理论与应用基础。接触角可达150°的仿生无毒海洋防污涂料,在国内外同类研究与应用方面迄今还未见报导。 最后,本研究针对海洋污损生物的附着机理、低表面能涂膜表面微米-纳米结构及其上形成“气垫”后表面润湿性及接触角的变化,提出了首先增加固体表面的粗糙度γ,使其更容易稳定地实现表面的超疏水性能,其次降低固液接触界面分数f s,以进一步提高涂膜表面的疏水性能的低表面能涂料的设计思路。实海试验的结果表明,具有微米-纳米阶层结构的涂膜具有良好的防污效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 牛心悦;吴超;;固体表面保洁技术研究进展[J];清洗世界;2011年01期
2 陶志萍;;防污涂料的研究及其发展[J];当代化工;2011年05期
3 张强;徐世前;周天承;徐国永;;船舶用低表面能防污涂料的性能研究[J];应用化工;2010年04期
4 丁树丹;顾彩香;于阳;熊凯;;船舶防污涂料的研究进展[J];中国水运(下半月);2011年06期
5 杨启如;叶发银;吴培;郑晶晶;易英;饶建波;;无毒型低表面能海洋防污涂料的研制[J];材料保护;2007年07期
6 郑群锁;低表面能防污涂料的进展[J];材料开发与应用;2001年01期
7 田军,薛群基;含氟聚合物低表面能防污(蜡)、降噪功能涂层的研制及其应用[J];塑料;1997年03期
8 潘莹;张三平;周建龙;李晓刚;萧以德;;有机硅低表面能防污涂料控制因素与研究进展[J];涂料工业;2009年12期
9 田军,薛群基;低表面能涂层降低流体噪声的试验研究[J];应用科学学报;1999年01期
10 王华进,王贤明,管朝祥,刘登良,徐吉超;海洋防污涂料的发展[J];涂料工业;2000年03期
11 段辉;熊征蓉;汪厚植;赵惠中;高殿强;;超疏水性涂层的研究进展[J];化学工业与工程;2006年01期
12 魏浩;桂泰江;朱少平;陈平;王笃金;;含氟低表面能丙烯酸涂料的研制与表面性能研究[J];现代涂料与涂装;2007年10期
13 黄志军;叶章基;;从中国专利分析船舶防污涂料的发展趋势[J];涂料工业;2008年08期
14 程宇锋;蔡文俊;孙国亮;;船舶低表面能防污涂料研究进展[J];化学工程师;2010年09期
15 桂泰江;王科;;低表面能海洋防污涂料的现状和发展趋势[J];现代涂料与涂装;2010年11期
16 陈昭威;;常压下合成金刚石的方法和理论的探讨[J];硅酸盐通报;1984年01期
17 周晓东,孙道兴;关于低表面能无毒防污涂料的应用研究[J];涂料技术与文摘;2004年03期
18 刘红;张占平;齐育红;刘述锡;林建国;方堃;张祖文;;无毒防污涂料表面底栖硅藻附着评价的实验方法[J];海洋环境科学;2006年03期
19 罗正鸿;洪顺利;何腾云;;低表面能海洋防污涂料的配方复配[J];材料开发与应用;2006年06期
20 常红彬;李小池;张娟;吕能;;玻璃防尘涂料的制备及其特性研究[J];科技资讯;2008年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马国杰;王德海;贺锡挺;;固化介质对紫外光固化材料表面性能的影响[A];第九届中国辐射固化年会论文集[C];2008年
2 郑纪勇;吴始栋;付玉彬;;海洋环境保护与防污涂料[A];第二届全国重防腐蚀与高新涂料及涂装技术研讨会论文集[C];2004年
3 郑震;黎朝;刘淑娟;王新灵;;基于有机硼烷的低表面能聚烯烃材料的粘接机理[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
4 吴文健;钱斯文;;新型仿生防污涂料研究[A];中国化学会第26届学术年会应用化学分会场论文集[C];2008年
5 丛海涛;薛伟;陆冲;程树军;;含氟缩水甘油醚的合成与表征[A];2006年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2006年
6 于海江;罗正鸿;;超疏水功能材料的理论与应用研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
7 陈医嘉;徐文国;卢士香;;超疏水膜制备方法的研究进展[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
8 付亚波;陈强;葛袁静;;等离子体制备低表面能薄膜性能研究[A];中国物理学会静电专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年
9 李曦;邓方豪;杨芹;张兰英;;Pluronic嵌段聚醚对卵磷脂膜表面能的影响研究[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
10 陈刚;张君彦;杨生荣;;液相法制备含二氧化硅颗粒的碳纳米复合薄膜[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈美玲;低表面能及改性丙烯酸系列无毒防污涂料制备与应用研究[D];大连交通大学;2008年
2 桂泰江;有机硅氟低表面能防污涂料的制备和表征[D];中国海洋大学;2008年
3 王强;基于有机硅低表面能防污涂料的合成及其防污应用性能研究[D];中国海洋大学;2010年
4 程丝;低表面能含氟聚烯烃共混体系的制备、结构与阻隔效应[D];苏州大学;2009年
5 钱斯文;低表面能及仿生表面微结构防污技术[D];国防科学技术大学;2008年
6 解来勇;新型海洋防污涂层和技术的开发[D];中国科学技术大学;2012年
7 倪华钢;氟化丙烯酸酯共聚物表面结构的形成与构建[D];浙江大学;2008年
8 苏亚东;WC_xN_y、NbC_xN_y、TiC/α-C:H纳米复合薄膜材料的微观结构及力学性能研究[D];吉林大学;2009年
9 曲丽;纳米压印用聚苯并噁嗪类抗粘材料的制备及其表面性能研究[D];华东理工大学;2011年
10 段辉;掺杂氟化聚合物/硅溶胶超疏水复合涂层的制备及性能研究[D];武汉科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许丽敏;有机氟改性丙烯酸树脂的合成及其涂料的研究[D];大连交通大学;2010年
2 罗晓亮;船舶防污涂层动态性能研究[D];大连海事大学;2007年
3 丁凡;纳米改性氟硅低表面能海洋防污涂料的制备及性能研究[D];大连交通大学;2010年
4 杨明娇;聚合物乳液复合制备低表面能基质用水基高分子涂层[D];四川大学;2003年
5 张霞;丙烯酸锌树脂的制备与性能研究[D];中国海洋大学;2005年
6 张虎;水性丙烯酸树脂的改性合成与研究[D];广东工业大学;2011年
7 李健;含氟丙烯酸乳液的合成及涂料的研究[D];大连交通大学;2011年
8 杨洪;聚氨酯丙烯酸酯光固化阴极电泳漆的制备及性能[D];浙江大学;2006年
9 孙会宁;低能表面基材用UV固化胶粘剂的研制[D];安徽理工大学;2006年
10 程宁宁;新型聚氨酯网箱防污涂料的研究[D];大连交通大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张奇志 陈荣发;船舶无毒防污涂料研制成功[N];新华每日电讯;2002年
2 张奇志 陈荣发;我国船舶无毒防污涂料研究中试取得成功[N];中国水运报;2002年
3 刘登良;船舶防污漆告别TBT时代[N];中国化工报;2003年
4 记者 王学军;发展舰船涂料必须走自主创新之路[N];中国船舶报;2005年
5 记者 陈佳南;防污降耗 SPC渐成船东首选[N];中国船舶报;2011年
6 幕泽春 杨莉;大连海大三项船配研究课题通过验收[N];中国船舶报;2008年
7 陈国兴;氟材料可望为抗击冰冻灾害出力[N];中国化工报;2008年
8 张涛;刷新世界的愿望从这里实现[N];威海日报;2010年
9 海军装备技术研究所/张洪志 郭铭;防污涂料为船舶航行提供保障[N];中国化工报;2002年
10 蔡锦芳;国际油漆不断开发节能环保涂料[N];中国船舶报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978