[发明专利]一种防污涂层料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种防污涂层料及其制备方法和应用，所述涂层料的原料包括PDMS‑PUa、PTFE纳米颗粒、有机溶剂A，其通过将分散于有机溶剂A中的PTFE分散液与PDMS‑PUa混合交联得到。本发明的防污涂层料及其制得的防污材料具备较好的柔性和流动性，具有光泽的表面和较低的弹性模量，在保证了良好力学性能的同时兼顾了防污性能，具有一定的自修复性能，可延长防污材料的使用期限，实现持久高效的防污目的，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及海洋防污材料技术领域，具体涉及一种防污涂层料及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

在复杂苛刻的海洋环境中服役的船舶和海洋平台等长期遭受着海洋生物污损的严重危害，涂装防污涂层料是目前最有效、最经济、适用范围最广的防污策略。其中，由有机硅树脂或含氟聚合物制备而成的低表面能防污材料能够有效地阻碍海洋污损生物的附着，微弱的水流冲刷或简单的机械清除即可使污损物脱离涂层表面，并且不含毒性防污剂，不涉及防污剂释放和漆膜损耗问题，对水流冲刷和水解作用具有足够的抵抗能力，因此具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景，受到了广泛的关注。

发明人发现，理想的低表面能海洋防污涂层料应具有以下特点：具有稳定适度的低表面能和线型流动性的分子骨架；在保证机械强度的前提下应具有尽量低的弹性模量；具有分子水平的表面光洁度；在复杂多样的海洋环境中保持稳定的理化性质。然而，尽管含氟聚合物具有很低的表面能，但涂层多为热熔成膜，表面粗糙度大，致密性差，容易被生物黏液渗入而产生机械互锁作用，难以实现防污效果。此外，含氟聚合物防污涂层料的改性技术难度较大，涂装工艺复杂，难以大规模推广，实际应用相对局限。而以聚二甲基硅氧烷(PDMS)体系为代表的有机硅防污材料具有高流动性的柔性大分子链段，分子间作用力弱，易于加工，并且涂层表面光滑，弹性模量低，物理化学性质稳定，但力学性能较差，与基材的粘附强度较低，容易受到机械损伤而导致防污性能下降。目前普遍采用环氧等极性基团改性PDMS材料体系，以提高涂层的力学性能和粘附强度，然而环氧基的过度交联会大幅降低大分子链段的柔性和流动性，从而增加涂层的弹性模量，削弱涂层的防污效果。因此，研发兼具优异的力学性能和粘附强度、低弹性模量、高光洁度的低表面能防污材料成为当前的迫切需求。

发明内容

因此，本发明的目在于克服现有低表面能防污涂层的缺陷即目前有机硅防污材料力学性能和防污性能不能兼顾的缺点，提供一种新型柔性低表面能防污材料体系，该体系基于多重物理交联作用，通过双氨基封端PDMS和二异氰酸酯的缩合聚合在PDMS大分子骨架中引入脲基基团，并将共聚产物PDMS-PUa与PTFE纳米颗粒共混复合固化成形得到防污涂层料，将该涂层料涂布于基材可制得防污材料。该材料表面水滴静态接触角为95°-115°，表面自由能为20mJ/m²-28mJ/m²，表面粗糙度为0.005-0.02μm，拉伸强度为1.2MPa-1.5MPa，弹性模量为0.3-0.5MPa，附着强度3A-4A级。通过荧光实验表征并计算典型海洋生物蛋白或海洋细菌等在模拟海洋环境中涂覆防污材料样品比未涂覆防污材料样品的附着率降低≥90％。具备较好的柔性和流动性，具有光泽的表面和较低的弹性模量，在保证了良好力学性能的同时兼顾了防污性能，具有一定的自修复性能，可延长防污材料的使用期限，实现持久高效的防污目的，具有广阔的应用前景。

具体地，本发明的技术方案如下所述：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种防污涂层料，其原料包括PDMS-PUa、聚四氟乙烯(PTFE)纳米颗粒、有机溶剂A，其通过将分散于有机溶剂A中的PTFE与PDMS-PUa混合交联得到。