【摘 要】
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海洋生物污损是一个全球性的问题,会对人类的海事活动造成不利影响。在海洋生物污损防治的研究中,有机硅基污损脱附型防污材料因其环保无毒、光滑减阻等特点,受到越来越广泛的关注。然而,其还存在力学性能差,与基底的附着力弱以及静态防污能力不足等问题,这些问题限制了它们的发展和应用。本论文针对这些问题,设计制备了接枝双亲性调聚物的自修复有机硅基聚氨酯材料,在提高有机硅力学性能与抗污性能的同时赋予其自修复性能;
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海洋生物污损是一个全球性的问题,会对人类的海事活动造成不利影响。在海洋生物污损防治的研究中,有机硅基污损脱附型防污材料因其环保无毒、光滑减阻等特点,受到越来越广泛的关注。然而,其还存在力学性能差,与基底的附着力弱以及静态防污能力不足等问题,这些问题限制了它们的发展和应用。本论文针对这些问题,设计制备了接枝双亲性调聚物的自修复有机硅基聚氨酯材料,在提高有机硅力学性能与抗污性能的同时赋予其自修复性能;进一步地,我们还发展了具有抗污功能的可修复聚脲材料,并对其化学组成与性能之间的关系进行了研究。本论文旨在研究并制备具有良好力学性能、修复性能以及防污性能的高性能海洋防污材料,以发展能够适应复杂环境且生态友好的多功能海洋防污材料。主要结果如下:1)通过甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯（PEGMA）和巯基丙二醇（TPG）的自由基调聚反应合成了双亲性调聚物。通过两步法反应制备了可产生四重氢键相互作用的2-脲基-4[1H]-嘧啶酮（UPy）的扩链剂UPy-diol。将两者与双羟基有机硅进行加聚反应制备了有机硅基聚氨酯材料。在不同基材表面的附着力测试表明,该材料附着力优异（0.9-3.0 MPa）,高于传统有机硅防污材料（0.3-0.4 MPa）。拉伸以及自修复测试结果表明,该材料具有优异的力学性能和自修复性能,且可通过改变调聚物含量来调控。当调聚物含量达到15 wt%时,其断裂伸长率可达1000%,而且断裂后可于室温下48 h完全修复。接触角及表面模量测试结果表明,该涂层具有低表面能(24 m J·m-2)和低弹性模量（1.9 MPa）,因而展现出良好的污损脱附能力（～0.39 MPa）。此外,双亲性调聚物的引入使得材料具有优异的抗蛋白、抗菌以及抗藻性能,显著提升了有机硅材料的污损阻抗性能。2)分别将上述调聚物、聚醚胺（T5000）与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）反应得到预聚物,然后将其与Tri-HDI和4,4-二硫代二苯胺（DTDA）反应,制备具有抗污功能的可修复聚脲材料。附着力测试、拉伸测试和宏观自修复测试结果显示,材料具有良好的附着力（～1.2 MPa）以及力学强度（～0.3 MPa）,二硫键的引入使得聚脲材料处于动态交联网络,提升了材料的修复效率,因此该材料在100°C加热24 h后可拉伸至原长的5倍。接触角测试结果表明,该材料具有疏水性（119°）和低表面能(～20 m J·m-2)。仿真藤壶脱除测试结果表明,该材料具有良好的污损脱除能力（～0.71 MPa）。抗硅藻测试结果表明,该材料具有优异的抗硅藻粘附性能。
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