低表面能纳米tio22f含氟聚氨酯涂层研究

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1、万方数据低表面能纳米Ti02／含氟聚氨酯涂层研究图1．1儿种海洋污染生物的外观幽片Fig．1．1Morphologyimagesofmarinefoulingorganisms海洋污损生物在基材表面粘附时，首先分泌一种粘液对基材表面进行润湿，然后由与基材之间产生强的相互作用增强附着，污损生物会在基材表面不断繁殖扩散。污损生物分泌的粘液与基材表面通过四种作用机理产生粘附作用一J：化学键合(ChemicalBonding)，静电作用(ElectrostaticInteraction)，机械联锁(MechanicalInterlockin

2、g)，扩散(Diffusion)。低表面能的涂料不易被润湿，因而可以从根源上杜绝污损生物的粘附。海洋生物污损不仅使航海舰船航速减慢、能耗增加、管道阻塞，而且造成了船舶和水下设施的严重腐蚀破坏、海中的仪器仪表性能降低甚至损坏、水产养殖业的产量和质量下降以及石油平台安全性能下降【10-15]，给海洋产业以及社会经济造成了难以精确估计的巨大损失。此外，生物污损还造成了环境的严重污染、外来生物转移。据调查，我国约占国民生产总值的4％的经济损失是因腐蚀造成的。2011年，我国海洋经济规模达4，5570亿元人民币，由此我们可以估算，我国因腐蚀和

3、生物污损造成的损失高达1800多亿元人民币¨。

4、。随着国际海事组织(IOM)通过的《国际控制船舶有害防污底系统公约》新入条款及附则的强制实施，全球禁止了能有效防止生物富集的有机锡(TBT)防污底漆的使用【17】，低表面能防污涂料成为最具潜力的一类海洋防污涂料。低表面能海洋防污涂料已经成为人们研究热点。万方数据大连理工大学硕士学位论文陈美玲【1剐等利用二甲基乙烯基乙氧基硅烷通过催化剂与环氧丙烯酸酯接枝。将聚合物加入一些填料之后，获得自抛光低表面能涂料。研究表明，接触角随着环氧树脂的增多呈现先上升后下降的趋势，最大值为10％，此时的附着

5、力也最佳。实海挂板实验表明，随着硅氧键的水解，涂在基材上的树脂会脱落，从而将附着的生物清除，达到很好的防污效果。桂泰江Il列等采用端羟基有机硅树脂为基料，与不同比例的填料混合，研究了填料的比例对其表面性能的影响。研究发现，早期随着填料的比例上升，表面能下降，接触角增大，但是超过～定值后，由于表面粗糙度的变化，使得其表面性能下降。该研究者进行了静态实海挂板实验，在270d后，涂层表面仅附着少量藻类，且经过海水的冲刷，表面的污损生物能够轻易脱落，说明该有机硅防污涂层在海水中具有良好的稳定性。史航【2o】等以聚氨酯混合胶为基料，液态聚四氟

6、乙烯、辣椒素为添加剂，制备了新型海产养殖用网箱网衣用低表面能防污涂料。浅海挂板实验表明，防污网衣材料在浸海7个月后，表面几乎无藤壶附着，防污效果显著。(2)飞机防除冰除海洋防污涂料，低表面能涂料在军工上的另一个重要应用即飞机防除冰涂料。大型的军工运输飞机和民航客机需要防除冰的部位如图1．2所示。桨水平尾翼前一≤-图1．2飞机易结冰部位的示意图Fig．1．2Thediagramofeasilyfrozenpartsoflargeaircraft万方数据低表面能纳米TiOJ含"氟聚氨酯涂层研究大型飞机机翼和表面的冰能够引发飞机撞击和坠毁

7、事故1211。当飞机飞过云层或遭遇冻雨时，能够拦截过冷水滴，水滴迅速形成冰吸积。冰吸积导致飞行阻力增加，有时还会导致危险的升力损失【221，以致发生坠毁事故。最近3407航班由于冰的快速累积坠毁在纽约布法罗，造成机上49人全部死亡【23】。低表面能聚合物，如聚四氟乙烯、聚有机硅氧烷和聚合物纳米粒子复合材料通常用于疏水或超疏水表面。表面不能被水润湿，可以削弱冰积累¨引。ChenZhong125J课题组首先将甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)和3一(2，3一环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)反应，随后加入衣康酸水解，再加入不同比例的二

8、氧化硅粒子制得溶胶M．X，或加入定量的全氟癸基三乙氧基硅烷和不同含量的二氧化硅粒子制得F-y．研究表明只加入二氧化硅粒子的M系列随着含量增加，冰的附着力也增大，而加入FAS和二氧化硅粒子的Y系列，却随着二氧化硅含量的增加，冰附着力明显下降。FAS不仅可以显著降低表面能还能在低温下提供给材料良好的疏水性，这种性质使得水和疏水表面的空气得意保持，防止冰的粘附。其中含有16吼％二氧化硅粒子的F．16在．10℃下的滚动角只有4．4。，在防冰领域具有良好的应用前景。Yin“26J等采用三种不同的低表面能涂料PFA、PA、RTO，利用化学刻蚀法

9、制备了具有超疏水性能的防结冰涂层，并讨论了环境因素对涂层超疏水性能的影响。PFA、PA涂层在．10℃，湿度90％的条件下仍然表现出良好的防结冰性能。(3)其它应用许飞12”等通过聚二甲基硅氧烷赋予水性聚氨酯涂料良好的柔感和低表面能，同