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华南理工大学自修复海洋防污涂料取得新进展
来源:马春风教授个人网站 发布日期:2017-08-08

海洋生物污损是海洋资源开发与利用中遇到的一个国际性难题,也是制约海洋经济发展和维护海防安全的技术瓶颈之一。使用杀生型防污涂料(Antifouling Coatings)和污损脱附型防污涂料 (FoulingRelease Coatings)是目前主要的污损防护技术。杀生型防污涂料主要依赖防污剂的释放实现防污目的, 目前作为防污涂料主导产品, 占据90-95%的份额。然而,随着人们对海洋环境保护的日益关注和环保法规的日益严格,污损脱附型防污涂料成为研究的热点。有机硅材料如聚二甲基硅氧烷(PDMS)因具有低表面能和低弹性模量等特性,污损生物不易附着或附着不牢,可以通过材料表面物理作用达到防污目的,同时材料表面光滑降阻, 是最有前景的污损脱附型防污涂层。然后,有机硅材料与基底的粘附强度较弱、机械性能差,在服役条件下容易剥落或损坏,而其本身又是具有共价键的交联网状结构,损坏后难以修复。同时,有机硅材料对航行速度依赖性强。它对于高速行驶的船只(>15海里/小时)有效,对停航期较长、低速船舶以及静态条件下使用的海洋设施防污效果不佳。这些极大的限制了其在海洋防污领域的拓展应用。

  华南理工大学海洋工程材料团队长期围绕环境友好海洋防污材料开展工作。除了生物降解高分子基防污材料外,还一直致力于开发多功能有机硅防污材料。最近,针对有机硅防污材料破损后不易修复、静态防污效果差等问题,他们通过分子设计制备了一种可重涂、自修复的有机硅聚脲材料。该体系除了具备自分层特性保留有机硅的低表面能和低弹性模量外,由于聚合物中连接柔性聚二甲基硅氧烷链段之间的脲基单元形成的强氢键作用,可以发生可逆的物理交联,因此,该材料在海水或空气中均表现出优异的室温自修复能力。特别是,虽然该材料在海洋环境中不可降解或水解,却可用于环境友好防污剂(DCOIT)的控释载体。该自修复材料与防污剂构成的体系可以使DCOIT呈线性可控释放,在实海中具有优异的静态防污性能。同时,该体系还具有良好的基底粘附性能,损伤后可自修复。相关工作发表在英国皇家化学会学术期刊Journal  of Materials Chemistry A上 (J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 15855), 并申请中国发明专利 (201510733075.5; 201510735804.0)。该系列工作得到国家自然科学基金 (No. 51573061; 51673074)的资助。

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