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华南理工大学研究开发出系列生物降解高分子基防污材料    
来源:华南理工大学
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【中国涂料在线新闻资讯】

华南理工大学张广照教授和马春风教授围绕“环境友好海洋防污材料”这一与国家重大战略需求相关的课题开展了系列工作。在国际上提出“降解防污”的新路径,发展了一系列生物降解高分子基防污材料并最早在海洋实验中获得成功(J. Mater. Chem. B 2013, 1, 3099; J Mater Chem B 2014, 2, 5100; ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 4017; Ind. Eng. Chem. Res.2014, 53, 12753;Ind. Eng. Chem. Res. 2016, 55, 11495; Polymer 2016, 90, 215;Prog. Org. Coat.2017, 104, 58;中国发明专利:ZL201210504951.3; ZL 201210507116.5; ZL 201210218712.1)。
先后设计和制备了具有优异力学性能和可控降解速率的生物降解型聚氨酯、主链降解-侧链水解型聚氨酯以及具有防污功能的生物降解高分子材料等,有关“降解防污”的思路两次被欧洲涂料(EuropeanCoatings)作亮点报道。该系列材料可通过主链的降解使表面不断自更新而达到防污目的,同时由于降解产物为无毒的小分子,可避免海洋塑料污染。

海洋生物污损(MarineBiofouling)是指海洋微生物和动植物在船体或海洋设施表面吸附生长形成的生物垢, 它给海洋航运和海洋资源的勘探、开发、利用带来诸多不利影响。据不完全统计,目前全世界每年因海洋生物污损造成的经济损失达到上百亿美元。

海洋生物污损已成为制约海洋经济发展和维护海防安全的技术瓶颈之一,是国内外海洋领域都亟待解决的问题。有机锡类杀生性材料是有效的防污涂料,然而该类涂料因破坏海洋生态已禁止使用。发展环境友好海洋防污材料是未来最重要的方向。

 

图1.主链降解-侧链水解型防污材料结构式及其海洋挂板实验

特别是,该团队针对传统自抛光防污树脂存在的系列问题,如自抛光性依赖于船的运动和周围海水的冲刷, 不能满足静态防污的要求; 聚合物水解和溶解的协同性很难控制; 聚合物不降解,形成“海洋塑料垃圾”等,在国际上首次制备了主链降解型自抛光防污聚合物,发展了革新传统自抛光材料的有效途径(Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 9559; 中国发明专利:ZL201310314516.9; ZL 201210543983.4; PCT国际专利:WO2015010390A1; 美国专利:US20160185913)。


图2.主链降解型自抛光防污聚合物结构式及其降解防污示意图

该材料具有环境生态友好、动静态防污性能优异。目前已完成500升扩试生产,并在一系列船舶涂料公司推广使用。基于该树脂的防污涂料也已取得3年海洋挂板结果,从而为实现满足低航速的舰船、潜艇的防污要求,解决了此类材料长期被国外垄断的现状打下基础。

同时,该成果成功突破现有自抛光防污聚合物的合成和应用技术,为发展新型具有自主知识产权的无锡自抛光防污材料,加快我国船舶防污技术发展有着推动作用和重要的经济意义。


图3.主链降解型自抛光防污聚合物扩试生产 (500公斤级)、海洋实验(左为对照样品, 右为主链降解型自抛光防污涂料) 及实船涂装

 

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