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图1

 

海洋生物附着机理极其复杂，首先是在物体表面上的分泌一种粘液，这种粘液对物体表面润湿，并在其上分散，然后通过化学键合、静电作用、机械联锁及扩散作用4种机理之一或几种组合进行粘附[3。]根据Dupre推导的公式Wa=γs+γLv×γs（L式中Wa为粘附功；γs为真空下固体的表面能；γLv为液气平衡状态下的表面能；γsL为固液界面自由能），固体表面自由能越低，附着力越小[4，5]。因此，涂料具有很低的表面能，海生物就难以在其上面附着，即使附着也不牢固，在水流或其他外力作用下容易脱落。低表面能防污涂料是当前防污涂料研究的热点，本文主要介绍低表面能防污涂料的研究进展及其发展趋势。

1·有机硅系列低表面能防污涂料

有机硅是指有机聚硅氧烷，其表面能低、憎水性强、结构稳定，有机硅系列防污涂料表面能低，具有更平滑的表面。有机硅系列化合物包括有机硅树脂、硅橡胶及其改性物质等。

国外对有机硅系列防污涂料研究起步较早，美国海军从二十世纪80年代开始投入大量经费用于课题研究，主要研究内容就是有机硅低表面能防污涂料，他们将缩聚固化有机硅防污涂料用于铝制巡逻艇的防污，但其漆膜强度较低，在水中易遭破坏，使防污作用失效[6]。

Milne[7]采用室温固化硅橡胶和硅油的化合物制成一种防污涂料，经试验证实其防污期可达10年。Kishihara[8]研发了含硅氧烷树脂型自抛光防污涂料。这种涂料能从表面缓慢水解释放出硅烷，产生亲水性基团，当亲水性基团达到一定数量后，表面树脂溶解或分散于水中，不断形成表层，同时释放出防污剂，起到防污作用。

国际涂料公司生产的Intersleek系列产品，其中Intersleek425作为第一种低表面能船用防污涂料已于1996年投入到船舶市场，主要用于航速大于55km·h-1的高速航行的船舶；1999年该公司又推出了Intersleek700，用于航速为2~55km·h-1的快速往返的船舶[9]。

我国在这方面的研究也取得一定进展。田军等人[10]采用聚二甲基硅氧烷和环氧树脂为基料，聚四氟乙烯和石蜡油为填料，TiO2和MgO为颜料，聚酰胺为固化剂，研制出一种可在室温下固化，附着力强、防污效果好、对海生物无毒害作用的无毒防污涂料。

田军等人[11]还以聚氨酯或环氧改性有机硅橡胶为基料，以低表面能的聚四氟乙烯、石墨层间化合物（GIC）和氟化碳酸盐等粉末为添加剂，通过研磨制成一种防污涂料，挂海试验防污效果良好。汪敬如等人[12]对有机硅氧烷进行改性，由端羟基聚二甲基硅氧烷和聚氨酯及各自的固化剂、促进剂和溶剂等组成，获得了一种高强度、具有低表面能的双组分涂料。

不同基料的有机硅低表面能防污涂料性能各异，以硅橡胶为基料的防污涂料表面能很低，可是成本高，施工难，附着力差；以有机硅树脂为基料的防污涂料成本低，操作性强，但缺点是力学性能差，重涂性差。

2·有机氟系列低表面能防污涂料

美军早在上世纪30年代就开始研究有机氟防污涂料，前期工作积累了丰富经验。他们发现聚四氟乙烯的表面能最低，理应具有最好的防污效果，但实际上防污性能很差，这可能与它的表面多孔性有关[13]。为了使有机氟树脂的低表面能在防污涂料中发挥作用，需要对传统的氟碳树脂进行改性。

美国海军以全氟烷基聚醚聚氨酯为基料，在涂料中大量添加聚四氟乙烯粉末，制得的涂料具有七年防污期，并在“鹦鹉号”舰艇上得到了应用[14]。William[15]利用梯度聚合工艺，合成了氟含量低于6%的氟化丙烯酸树脂，这种涂料有机氟成分集中在聚合物链的一端，在涂料固化过程中，有机氟逐渐富集到漆膜表面，使漆膜表层中的氟含量远远高于整体涂料体系的氟含量，从而使涂层具有明显的低表面能性质。

Griffith[16]等人从高含氟量和不对称的分子结构入手，设计出一种以氟化环氧树脂为基料的低表面能防污涂料，这种涂料通常采用氨基硅氧烷作固化剂。欧洲委员会和欧洲涂料聚合物公司[17]对自分层技术获取低表面能涂层的理论和应用进行了研究。

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