海洋污损与防护问题,由于涉及材料、化学、生物等多个学科专业交叉,目前已被列为世界范围的技术难题,同时也被国内外研究学者广泛关注。船舶等装备在国土安全防御和海洋资源开发中占据极其重要的地位,而海洋环境的复杂性对其表面防护提出了越来越高的要求。在现有的防污技术中,防污涂料是应用最广泛、发展最成熟的海洋污损防护技术,而其中低表面能防污涂料(污损释放型,FRC)因绿色无毒、环境友好,逐渐发展成为国内外研究的热点。近年来,有机硅低表面能防污涂料得到了较快的发展和一定范围的应用,但该涂层力学性能和静态防污能力较差的缺点,限制了其进一步的应用和发展,迫切需要开展相关研究工作。采用抗菌改性策略,发展抗菌低表面能功能复合型海洋防污涂料,可以显著提高涂层在海生物污损初期和静态海水中的防污能力,有望从根本上提升有机硅低表面能型防污涂料的综合性能。本文针对有机硅低表面能海洋防污涂料性能提升的技术需要,基于对涂层进行抗菌改性和功能复合的技术思PUN30119采购路,采用两种不同的抗菌剂引入方式,分别制备了添加型和结构型两种抗菌复合改性有机硅/聚氨酯海洋防污涂料,利用实验室宏微观技术手段和实海环境挂板试验方法,对所研制的防污涂料的综合性能进行了测试与评价,获得了如下研究成果:1.以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、羟基硅油(PDMS)为原料制备了一系列不同配方的有机硅/聚氨酯共聚低表面能防污涂料(PDMS/PU),通过傅里叶变换红外光谱测试来验证共聚物的化学组成。通过对改性低表面能涂层的静态水接触角、附着力、抗冲击性能和柔韧性进行了测试,发现改性涂层的力学性能有了显著提高,当PDMS和PPG的needle biopsy sample摩尔比为1:2时,静态水接触角可达114.04°,附着力为2.670 MPa,正向抗冲击高度可达70 cm,反向抗冲击高度达65 cm,柔韧性为1 mm,涂层具有最佳的综合性能,以此作为最佳配方和后续研究的基础配方。2.采用直接添加的方式,将有机抗菌剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)引入PDMS/PU涂层中,制备了一系列不同CTAB含量的添加型抗菌低表面能复合型海洋防污涂料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现,作为填料引入的CTAB在质量分数≤6%时,在涂层中分散良好,没有出现明显的团聚现象。通过对涂层的静态水接触角、力学性能和抗菌性能进行测试,结果表明,当涂层中CTAB的质量分数为6%时,涂层的综合性能最优,具体为:静态水接触角为103.12°,附着力为2.780 MPa,正向抗冲击高度为65 cm,反向抗冲击高度为60 cm,柔韧性为1 mm,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了100%,对大肠杆菌的抗菌率为98.97%。同时,实海挂板测试结果表明,该涂层具有良好的实海防污性能。3.使用十六烷基二甲基叔胺(DMA 16)与环氧氯丙烷反应制备出双羟基季铵盐(QAS),采用链段结构复合的方式,将其引入PDMS/PU涂层成膜物质的分子链中,制备了一系列不同QAS含量的结构型抗菌低表面能复合型海洋防污涂层,通过傅里叶变换红外光谱测试来验证QAS和共聚物的化学组成。通过对涂层的静态水接触角、力学性能和抗菌性能进行测试,结果表明,当涂层中QAS的质量分数为8.45%时,涂层的综合性能最优,具体为:静态水接触角为102.23°,附着力为2.750 MPa,正向抗冲击高度为75 cm,反向抗冲击高度为70 cm,柔韧性为1 mm,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了100%,对大肠杆菌的抗菌率达到了99.23%。同时,实海挂板测试结果表明,该涂层具有良好的实海防污性能。4.对添加型和结构型两种抗菌复合改性涂料的综合性能进行了对比分析,结果表明,结构型复合涂料的综合性能更为优异。但考虑到添加型复合涂料的工艺难度和实施可行性较好的优点,可以将其作为现阶段的涂料技术方案。但从长远的发展来看,结构型复合涂料更能满足未来装备海洋污损防selleck护的技术需求。