【摘 要】
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海洋生物污损对船舶,海洋设施的安全使用有巨大威胁,同时造成了难以估量的经济损失,在基体表面涂刷防污涂料作为最实用的防污手段被广泛应用。传统的防污涂料由于对海洋释放有毒防污剂被逐步限制使用,未来防污涂料研制越来越重视环保与高效。单宁酸是一种具有良好防污性能的天然化合物,但其极易溶于水的特性限制了其在海洋涂料中的应用。本文介绍了一种以单宁酸为原料的环保防污剂制备方法:利用铁离子和单宁酸的络合作用制备不
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海洋生物污损对船舶,海洋设施的安全使用有巨大威胁,同时造成了难以估量的经济损失,在基体表面涂刷防污涂料作为最实用的防污手段被广泛应用。传统的防污涂料由于对海洋释放有毒防污剂被逐步限制使用,未来防污涂料研制越来越重视环保与高效。单宁酸是一种具有良好防污性能的天然化合物,但其极易溶于水的特性限制了其在海洋涂料中的应用。本文介绍了一种以单宁酸为原料的环保防污剂制备方法:利用铁离子和单宁酸的络合作用制备不易溶的络合物单宁酸铁,使其在浸泡条件下可以在漆膜中长期稳定存在,不进入水体之中。巧妙的规避了防污剂释放问题。本文采用耐候性能优良的氟碳树脂为成膜物质,以异氰酸酯为固化剂,辅以其他填料、溶剂、助剂,研制一种适应海洋设施、船舶水线以下使用,具备良好耐腐蚀性能的防污漆。清漆制备首先对成膜物质和固化剂进行优选。以HLR-2树脂为主要基料,IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）和HMDI（4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯）单体为固化剂,并添加四氟丙醇增加漆膜表面氟含量,降低表面能,制备一种机械性能、抗腐蚀性能优良的清漆。测试结果表明涂层浸泡于质量分数3.5%的NaCl溶液中30天后,涂层/金属体系低频区阻抗（|Z|0.01Hz）达到1011Ω·cm~2数量级,说明清漆涂层具有较好的物理屏蔽性能;经Owens二液法计算,漆膜表面能约为31.51mJ/m~2,在漆膜表面黏附的细菌和藻类大幅下降。研制无浸出防污剂,以氯化铁固定易溶于水的天然防污剂单宁酸,以沉淀法制得单宁酸铁粉体。所得单宁酸铁粉体保留了具有活性的邻苯三酚基团并且能够在水中稳定存在。为解决在树脂基材中的分散问题,使用Z6173硅烷偶联剂对单宁酸铁粉体进行改性。改性后粉体表面接枝了有机基团,接触角达到90°以上并可以在树脂基体中均匀分散。添加改性单宁酸铁粉体的涂层依然保持了优良的机械性能和抗渗性能。在防污性能测试中,抗菌率达到80%以上,表面几乎没有藻类生长。为改善无机填料氧化铝和碳化硅的分散性问题,使用Z6173硅烷偶联剂对粉体进行疏水化改性。傅里叶红外测试和接触角实验表明,粉体表面接枝了硅氧烷基团,接触角达到90°以上。面漆的研制中,在上述研究基础上将单宁酸铁粉体防污剂和云母粉、碳化硅、氧化铝、聚四氟乙烯、氰尿酸三聚氰胺、疏水型气相二氧化硅和钛白粉等颜填料加入清漆中,制备一种机械性能、耐介质腐蚀性能优异并能有效减少海洋生物污损的海洋耐候面漆。经Owens二液法计算,面漆涂层表面能约为28.94mJ/m~2,大幅减少海洋生物的黏附,单宁酸铁防污剂有效抑制了细菌、藻类的生长。采用交流阻抗法评价涂层防腐性能,涂层在浸泡于质量分数为3.5%的NaCl溶液中90天后,|Z|0.01Hz达到1.49×1011Ω·cm~2;浸泡实验中,涂层在10wt%硫酸、盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡7天,漆膜完好无损伤,显示了良好的耐化学药品性能;耐候性测试中,漆膜在耐中性盐雾中暴露1000h表面完好无损伤,仅出现略微变色;耐老化测试中,涂层经过720h紫外照射未出现气泡、剥落、粉化等情况。
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