【摘 要】
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近年来,海洋环境下的生物污损造成了严重的经济和生态影响,因而受到越来越多的关注。而防污涂层则是解决海洋生物污损最直接、最有效的方案之一。然而,大多数防污涂层往往会吸水或者与海水分子相互作用,这大大削弱了涂层的稳定性、防腐性和使用寿命。本文采用“胶水+粉末”的策略,将超疏水底漆层与不同的表面功能层相结合,在铝合金表面制备了具有防污抗菌耐蚀的水下耐用复合涂层,极大地提高了涂层的稳定性和耐久性。此外,涂
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近年来,海洋环境下的生物污损造成了严重的经济和生态影响,因而受到越来越多的关注。而防污涂层则是解决海洋生物污损最直接、最有效的方案之一。然而,大多数防污涂层往往会吸水或者与海水分子相互作用,这大大削弱了涂层的稳定性、防腐性和使用寿命。本文采用“胶水+粉末”的策略,将超疏水底漆层与不同的表面功能层相结合,在铝合金表面制备了具有防污抗菌耐蚀的水下耐用复合涂层,极大地提高了涂层的稳定性和耐久性。此外,涂层制备方法简单、成本较低,并且可以通过喷涂进行大规模制备。具体研究内容和成果如下:(1)利用“胶水+粉末”的方法,通过PDMS和疏水化的Si O2纳米粒子在铝合金表面构建了稳定持久的超疏水涂层。由于涂层超强的物理屏障作用,该涂层表现出了良好的耐浸泡性和稳定性,并且能为基体提供高效持久的防护。(2)将超疏水底漆层和水下超疏油的表面功能层相结合在铝合金表面制备了具有防污抗菌耐蚀双功能的水下拒油涂层。水下超疏油的表面功能层可以有效抑制油性分子的粘附和微生物的聚集成膜,超疏水底漆层则可以极大程度地防止涂层吸水剥离,进而延缓金属基体的腐蚀。浸泡试验结果表明,该涂层在人工模拟海水中浸泡30天后表面没有出现裂纹和剥离现象,展现出了优良的稳定性和耐浸泡性能。电化学实验结果表明,该涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡25天,其低频阻抗仍超过10~9Ω·cm~2,表现出了优异的耐蚀性。此外,防污抗菌实验表明,该涂层降低了水下油性分子在基体表面的附着力,有效抑制了假单胞菌生物膜的形成和微藻的粘附。(3)将超疏水底漆层和包含壳聚糖(CS)微球的表面功能层相结合在铝合金表面制备了p H响应可控释放的防污抗菌涂层。一方面,超疏水层的超强的屏障作用可以防止涂层吸水,保护金属基体免受腐蚀;另一方面,利用壳聚糖的质子化作用实现抗菌剂的p H响应释放,避免了抗菌剂不必要的损失,延长了防污涂层的使用寿命。通过DLS和UV-Vis分析,结果表明Bet@CS微球在酸性环境下的粒径以及Bet的释放量均明显大于其在中性和碱性环境下的粒径的释放量。电化学实验结果表明,复合涂层能够为基体提供持久的抗蚀性能。
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