防污剂在低表面能高分子上的固定化及其抗海洋生物污损性能的研究

Marine biofouling is a global and unsolved problem in marine industries and activities related to environment, energy and national defense. It is urgent to develop environment-friendly anti-biofouling materials. In this project, we plan to develop polyurethane or polyurea with poly(dimethylsiloxane) (PDMS) main chains and chemically attached antifoulant pendant groups via thiol-ene click reaction and polyaddition reaction. The combination of antifoulant groups and low surface energy can effectively inhibit the settlement and growth of marine organisms. Meanwhile, it has little impact on marine environment because such antifoulants are fixed on polymer chains. The hydrogen bonds in polyurethane or polyurea can improve the adhesion of the material to substrate and other mechanical properties. We will study the relation between polymer structure and anti-fouling ability, mechanical strength or duration, and clear about the roles of surface energy, elastic modulus and the antifoulants under static and dynamic conditions. Our aim is to develop effective and environmentally friendly anti-biofouling materials.

海洋防污是与环境、能源、国防等相关的课题, 发展环境友好海洋防污体系是该领域最重要的方向。在本研究计划中，我们将通过巯基-烯点击反应和逐步加聚反应, 将有机小分子防污剂固定到有机硅基聚氨酯/聚脲上，使材料的低表面能和防污剂分子的抗污特性相结合，实现协同防污。该体系在海洋环境下不释放防污剂，因而对海洋环境几乎无影响。另外，聚氨酯/聚脲中的氢键将有效提高材料的力学性能和对基底的粘附力。我们将研究这些材料在海洋环境下的防污性能、力学性能和服役时间与其结构的关系，了解材料的表面能、表面结构、弹性模量、防污剂基团种类对防污性能的影响，发展高效环境友好海洋防污材料。

海洋防污是与环境、能源、国防等相关的课题，发展环境友好海洋防污体系是该领域最重要的方向。有机硅污损脱附型涂层是一类环境友好的防污材料，然而它存在静态防污能力弱、力学性能差的问题。我们以防污剂在低表面能有机硅上固定化为策略，通过巯基-烯点击反应、缩合聚合反应等制备了接枝防污剂的有机硅-聚氨酯、防污基团表面富集化有机硅弹性体、接枝双亲性调聚物的柔性硬质防污材料。由于表面抗污基团的化学活性，该材料可抑制海洋细菌及其生物膜、硅藻、藤壶幼虫等污损物的粘附，在海洋实验中展示了优异的动、静态防污性能。此外，我们通过引入聚脲与纳米粒子研制了具有良好力学性能与常温自修复性能有机硅防污材料。.本项目的实施，使我们厘清了材料的污损阻抗性、污损脱附性、力学性能与其结构组成的关系，明确了材料防污性能的关键影响因素：表面能、弹性模量与防污剂含量，为发展环境友好长效海洋防污体系提供了理论依据。本项目有关结果共发表论文19篇，申请中国及国际发明专利17项，其中已授权7项 (含美国专利1项)。