动态外力下微胶囊释放防污剂行为研究及在低表面能涂层中的防污作用

Synergy of Microcapsule coated antifouling agent and low surface tension is an important direction in marine antifouling coatings research. Among them, control of release rate to antifouling agent is the key to improve the performance of antifouling coating, but the release mechanism of microcapsules to antifouling agent in the condition of ship sailing is not clear. This project intends to study the release behavior of microcapsule to antifouling agent in low surface energy coating under the dynamic mechanical force, to clear the relationship between dynamic mechanical force, change of microcapsules and antifouling agent release rate. By applying dynamic mechanical force to membrane containing microcapsules, this project study the antifouling agent release rate and the morphology change of microcapsule. By simulating real condition, the release rate of microcapsule to antifouling agent and antifouling property is studied. With the results of membrane, the relationship between dynamic mechanical force, change of microcapsules and antifouling agent release rate is established. By the research on antifouling performance of coating in real sea circumstances, the relationship established is examined and give a theory base for the control of antifouling agent release rate and the calculation of coating lifetime.

防污剂微胶囊缓释和低表面能协同作用是海洋防污涂层研究的一个重要方向，对防污剂释放速率的控制是提高涂层防污性能的关键，但船舶航行状态下微胶囊对防污剂的释放机理还不清楚。本项目拟研究动态外力下含微胶囊低表面能涂层的防污剂释放行为，明确动态外力、微胶囊状态和防污剂释放速率之间的内在联系。通过对含微胶囊的薄膜施加不同外力，研究微胶囊状态改变和防污剂释放速率之间的关系，明确微胶囊在外力作用下的防污剂释放机理。通过旋转划水和水流冲刷两种方法模拟船舶实际航行状态，研究含微胶囊涂层的防污剂释放速率及防污性能，揭示船舶航行状态下的防污剂释放行为。通过将薄膜所受外力与涂层上水流剪切作用和冲刷作用相对应，建立水流作用、微胶囊状态、防污剂释放之间的关联模型。通过实海浮筏动态模拟挂片试验，进行涂层防污性能评价，验证上述模型的准确性，为涂层设计中防污剂释放控制、实际使用中防污剂有效期限预测提供理论依据。

研究涉海材料的防海洋生物污染的行为及开发高效环保的防护涂层技术，可为海洋设备防护提供基础研究和技术支撑。功能单一的海洋防护材料越来越难以适应复杂的海洋及海生物的环境，研究多组分多功能的具有协同作用的海洋防护涂层技术就变得较为重要。. 本项目在执行为周期内，围绕在静态及不同水流流速冲击的动态条件下，微胶囊包覆缓蚀剂的释放行为与材料的表面结构和涂层的低表面能特性对材料表面防海洋生物与污损的影响做了相关的实验工作，并对实海挂板性能做了相应的评价，取得了一系列的实验结果，完后项目预定目标。在项目资助下发表SCI收录论文6篇，授权专利1件，所取得的代表性成果主要有：（1）制备了微胶囊包覆的防污剂添加剂，得到了在静态及不同水流速度等动态条件下防污剂从微胶囊中的释放速率行为；通过分子结构设计，制备了具有低表面能的树脂，并将其用于低表面能涂层的制备。（2）将微胶囊包覆的防污剂组份添加到低表面能树脂体系中，制备了具有防污剂释放行为的防污涂层，得到了在静态及不同水流速度下的防污剂释放行为，及对涂层防污性能的影响。（3）通过在涂层上构筑不同的表面微结构，制备了具有不同微结构表面的涂层，得到了涂层表面及化学组成与材料表面防污性能的关系，并比较了静态及动态条件下的防污性能。（4）为了提高使用过程中低表面能涂层的疏水性失效问题，通过表面结构构筑及填充低表面能物质，制备了可超疏水自修复的涂层表面，实现了其在超疏水被破坏后，在室温或加热条件下的表面超疏水的自修复性能（5）在以上实验及制备的涂层的基础上，进行了实海挂板实验，考察了不同涂层的实海挂板条件下的防海洋生物污损性能。. 以上研究结果，对于进一步探索表面组成及结构对海洋防污材料的防污性能的影响具有借鉴意义，为相关海洋防污材料的设计和制备提供相应的理论和技术支持。