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華南理工大學研究開發出系列生物降解高分子基防污材料    
來源:華南理工大學
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【中國涂料在線新聞資訊】

華南理工大學張廣照教授和馬春風教授圍繞“環境友好海洋防污材料”這一與國家重大戰略需求相關的課題開展了系列工作。在國際上提出“降解防污”的新路徑,發展了一系列生物降解高分子基防污材料并最早在海洋實驗中獲得成功(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;中國發明專利:ZL201210504951.3; ZL 201210507116.5; ZL 201210218712.1)。
先后設計和制備了具有優異力學性能和可控降解速率的生物降解型聚氨酯、主鏈降解-側鏈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,有關“降解防污”的思路兩次被歐洲涂料(EuropeanCoatings)作亮點報道。該系列材料可通過主鏈的降解使表面不斷自更新而達到防污目的,同時由于降解產物為無毒的小分子,可避免海洋塑料污染。

海洋生物污損(MarineBiofouling)是指海洋微生物和動植物在船體或海洋設施表面吸附生長形成的生物垢, 它給海洋航運和海洋資源的勘探、開發、利用帶來諸多不利影響。據不完全統計,目前全世界每年因海洋生物污損造成的經濟損失達到上百億美元。

海洋生物污損已成為制約海洋經濟發展和維護海防安全的技術瓶頸之一,是國內外海洋領域都亟待解決的問題。有機錫類殺生性材料是有效的防污涂料,然而該類涂料因破壞海洋生態已禁止使用。發展環境友好海洋防污材料是未來最重要的方向。

 

圖1.主鏈降解-側鏈水解型防污材料結構式及其海洋掛板實驗

特別是,該團隊針對傳統自拋光防污樹脂存在的系列問題,如自拋光性依賴于船的運動和周圍海水的沖刷, 不能滿足靜態防污的要求; 聚合物水解和溶解的協同性很難控制; 聚合物不降解,形成“海洋塑料垃圾”等,在國際上首次制備了主鏈降解型自拋光防污聚合物,發展了革新傳統自拋光材料的有效途徑(Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 9559; 中國發明專利:ZL201310314516.9; ZL 201210543983.4; PCT國際專利:WO2015010390A1; 美國專利:US20160185913)。


圖2.主鏈降解型自拋光防污聚合物結構式及其降解防污示意圖

該材料具有環境生態友好、動靜態防污性能優異。目前已完成500升擴試生產,并在一系列船舶涂料公司推廣使用。基于該樹脂的防污涂料也已取得3年海洋掛板結果,從而為實現滿足低航速的艦船、潛艇的防污要求,解決了此類材料長期被國外壟斷的現狀打下基礎。

同時,該成果成功突破現有自拋光防污聚合物的合成和應用技術,為發展新型具有自主知識產權的無錫自拋光防污材料,加快我國船舶防污技術發展有著推動作用和重要的經濟意義。


圖3.主鏈降解型自拋光防污聚合物擴試生產 (500公斤級)、海洋實驗(左為對照樣品, 右為主鏈降解型自拋光防污涂料) 及實船涂裝

 

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