有机硅低表面能海洋防污涂料【摘要】综述了近年来海洋涂料发展情况，分析了各种有机硅改性防污涂料的设计准则及其应用，并介绍了新的合成方法及技术。【关键词】有机硅；低表面能；防污涂料：K928.44文献标识码：A：船舶水线以下的部位长期浸泡在海水中，不但受到海水的腐蚀，其表面也常常被海洋生物附着，使船底表面粗糙度增加，船速下降，燃油消耗量增加。在船底涂覆防污涂料是最直接有效的方法。传统的防污涂料是通过防污剂(铜、砷、镉、铅、汞及锡等金属化合物）的渗出达到防污目的。但这些物质在海水中能稳定存在并逐渐沉积，引起一些生物体畸形，还有可能进入食物链，危害人类健康。目前正在开发研制的符合环保要求的防污涂料主要采取以下途径：海洋天然生物防污，导电涂料防污，涂层的自抛光防污，降低涂层表面的自由能防污。其中降低涂层表面自由能的防污涂料（即污损物脱落型防污涂料）主要是指基于氟碳树脂及有机硅树脂的低表面能防污涂料，从环保角度来看，低表面能防污涂料无疑是最具发展前途的防污涂料之一。1低表面能防污涂料的防污机理低表面能防污涂料是利用涂料的低表面能和海洋生物不粘性的特点，使海洋污损生物不易在上面附着，即使附着也不牢固，污损生物在水流及船舶摆动及本身重力的作用下由船壳表面脱落，以达到防污目的。有研究表明，当涂层与海水的接触角大于98°(表面能小于2.5×10-4N/m)时,涂层表面就不易被污损生物黏附。具有低表面能特性的树脂主要有氟树脂和有机硅树脂，其中的氟树脂由于其价格高，在防污涂料中极少使用，目前的研究重点集中在有机硅树脂上。2改性有机硅低表面能防污涂料树脂的合成由于有机硅聚合物中的Si-O键的共价键能高达425kJ/mol，比一般的有机聚合物中的C-C键的共价键能(345kJ/mol)和C-O键能(351kJ/mol)大很多，加之Si-O键极性大，因此提高了Si原子上连接的烷基对氧化作用的稳定性，增大了有机硅聚合物的化学惰性。而且，与一般有机聚合物C-C键受热氧化，易断裂成低分子化合物不同的是，有机硅聚合物受热氧化后，生成稳定的Si-O-Si键，所以以有机硅树脂为主要成膜物配制的有机硅涂料具有优良的耐高低温性、耐湿性、抗水性、耐化学药品性和卓越的耐候性。2.1有机硅改性丙烯酸树脂类有机硅改性丙烯酸树脂可制成两类涂料：水溶性涂料和溶剂型涂料。采用种子乳液聚合方法，可合成一系列具有互穿网络结构的水溶性硅丙乳胶，以该乳胶为成膜物制备的涂料具有良好的耐候性和耐水性，同时可使其涂膜的粘接性、耐溶剂性和强度得到提高；通过控制工艺条件和水解抑制的后交联技术合成的硅-丙乳液，具有良好的稳定性及应用性；范晓东等人以预乳化的方法制备了高性能的硅-丙改性乳液，结果表明，在丙烯酸酯链上引入有机硅单体制得的硅丙乳液可明显提高涂膜的耐水性，耐热老化性能，是一种具有优异性能的涂料。张力等人对硅－丙改性乳液的合成工艺、单体用量及种类进行了探讨。结果表明，当甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸丁酯(BA)的质量比为55：43，有机硅用量占总单体质量分数8%～16%，甲基丙烯酸(MAA)占2%左右,乳化剂占3%左右,引发剂占约为0.15%时,这样的配方可制得综合性能良好的涂料乳液.FTIR和DSC谱图分析表明，在反应过程中没有发生有机硅单体的自聚、水解和缩聚等现象。Chen等人将带有不饱和双键的有机硅单体(γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---丙烯酰氧甲基二甲氧基硅烷)在过氧化二叔丁基引发剂的条件下与丙烯酸酯类单体进行共聚，合成的硅丙树脂制成的涂料具有储存稳定、耐水、耐候等优点。而用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）和由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯组成的丙烯酸酯混合单体共聚，可得到玻璃化温度为30℃的树脂，当以该树脂(MPTS）含量为30％时制备的涂料耐候性、耐水性、耐污损性均优异。Kawakami等人用有机硅和甲基丙烯酸甲酯共聚，并研究了共聚物的表面特性，指出，以有机硅和丙烯酸酯的共聚物为主要成膜物的涂料，集丙烯酸酯涂料和有机硅涂料之长，具有超耐候性、优异的耐水、耐沾污等特性。由有机...