低表面能防污涂料的防污機理是通過(guò)具有特殊表面性質(zhì)的涂膜使海洋生物難以附著(zhù)生長(cháng),即使附著(zhù)在涂膜表面,也會(huì )由于生物與涂膜之間的粘結作用很弱,在海水流動(dòng)情況下很容易使其脫落。影響低表面能防污涂料的主要因素有涂膜的表面能、彈性模量、涂膜厚度、極性、表面光滑性等,低表面能涂料應具備以下特點(diǎn) :
① 有足夠的表面活性基團,且能夠自由移動(dòng)到表面;
② 涂層表面達到分子水平光滑,阻止粘附的水生物滲透到涂層內部;
③ 主鏈和表面活性鏈段分子遷移率高;
④ 涂層厚度適當,可使界面的斷裂機制發(fā)生改變;
⑤ 在長(cháng)期海水環(huán)境下分子的物理和化學(xué)性能穩定。
根據Dupre 推導公式可知,固體表面的自由能越低,附著(zhù)力就越小,從而使得固體與液體接觸角越大,研究表明當涂料的表面能低于25mj/m2時(shí)能有效防止海洋生物附著(zhù) 。有機硅類(lèi)化合物中含有憎水基團,能使其表面能降低,有很好的化學(xué)穩定性,即使在水中長(cháng)期使用其結構也不發(fā)生大的變化,且有機硅類(lèi)涂料不存在毒物的釋放損耗問(wèn)題,因此可起到長(cháng)效防污作用。
研究表明有機硅類(lèi)防污涂料的防污效果與表面能、彈性模量和涂層的厚度有關(guān),Brady等研究發(fā)現,污損生物剝離所需的功與表面張力(Y)和彈性模量(E)乘積的1/2次方成正比 ,即當表面張力一定時(shí),彈性模量越低,污損物的粘附力越小,因此,通過(guò)控制有機硅涂層的表面張力及彈性模量可實(shí)現有效防污。