哈尔滨工程大学:具有优异机械性能的席夫碱改性聚氨酯防污涂层
2025-03-07 14:25:50 作者:涂料驿站 来源:涂料驿站 分享至:

 

海洋生物污损主要由海洋中的微生物、海洋动物和植物引起,附着在船体、海洋设施或武器系统表面并增殖。在设备表面涂上防污涂层是一种减轻海洋生物污损直接有效的方法。传统的防污涂层通过在运行过程中逐渐向海水中释放有毒杀菌剂来对抗生物污损,这会造成严重的环境污染,对海洋生态系统和水生生物造成危害。此外,某些防污涂层在实际应用中表现出耐久性不足或性能欠佳,需要频繁维护和重新涂装。为了应对这些挑战,研究人员正在开发环保型防污涂层,旨在最大限度地减少或消除对环境的有害影响,同时保持有效的防污性能。

聚氨酯因其优异的机械性能和其他有益性能被广泛应用于防污涂料中,但聚氨酯有限的防污活性限制了其应用。为了解决这一缺点,聚氨酯通常与其他树脂混合。其中,具有低表面能特性的硅材料常被制备为污损释放涂层(FRCs),在其表面附着的生物在水流冲洗下很容易被去除。有机硅改性聚氨酯涂层改变了海洋污损生物与防污涂层之间的分子相互作用,降低了界面附着力,防止了它们附着在表面。然而,有机硅改性聚氨酯涂层在静态条件下(如船舶停靠时)表现出不足的防污性能,限制了其更广泛的应用。

为了解决上述问题,通常通过接枝具有防污和抗菌性能的官能团掺入涂层中。席夫碱以其卓越的抗菌活性而闻名,可以在温和的条件下通过醛或酮与胺的直接缩合反应合成。席夫碱化合物与细菌细胞膜中磷脂双分子层的相互作用会破坏细胞膜的完整性,导致细菌死亡。根据其形态特性,席夫碱抗菌防污材料可分为席夫碱抗菌防污剂和聚席夫碱抗菌防污嵌段材料/涂层。聚席夫碱材料的可降解和自更新表面具有优异的防污性能,为满足海洋防污的迫切需求提供了良好的战略方向。然而,目前大多数可生物降解的聚席夫碱防污材料主要来自合成化学品,这对生态系统构成潜在风险。因此,通过直接的缩合反应将具有杀菌性能的希夫碱与硅酮结合,可以增强静态防污性能,而不会造成环境污染。

近期,哈尔滨工程大学王君/陈蓉蓉团队成功开发了一种具有优异机械性能的席夫碱改性聚氨酯防污涂层(PUx-SBSi)。

该PUx-SBSi涂层对海洋细菌厦门假交替单胞菌(P.ximenensis)的粘附抑制率达95.3%。此外,该PUx-SBSi涂层还表现出优异的机械性能和较高的粘附强度,最大可达7.3MPa,克服了单一硅基涂层机械性能不足和粘附强度弱的局限性。因此,本研究为制备具有优异机械性能和静态防污性能的船舶防污涂层提供了一种创新且实用的方法,在功能涂层材料的可持续发展中发挥重要作用。

 

 

制备示意图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a)含席夫碱的三乙氧基硅烷(SBSi)的合成;(b)聚氨酯预聚物(PUx)合成;(c) PUx-SBSi涂层的制备;(d) PUx-SBSi涂层制备流程图。

 

数据来源与出处

 

相关研究成果以“Schiff base modified polyurethane coating with enhanced mechanical property for marine antifouling application”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。

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