低表面能防污涂料的防污機理是通過具有特殊表面性質(zhì)的涂膜使海洋生物難以附著生長,即使附著在涂膜表面,也會由于生物與涂膜之間的粘結(jié)作用很弱,在海水流動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(yīng)具備以下特點 :
① 有足夠的表面活性基團,且能夠自由移動到表面;
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(nèi)部;
③ 主鏈和表面活性鏈段分子遷移率高;
④ 涂層厚度適當(dāng),可使界面的斷裂機制發(fā)生改變;
⑤ 在長期海水環(huán)境下分子的物理和化學(xué)性能穩(wěn)定。
根據(jù)Dupre 推導(dǎo)公式可知,固體表面的自由能越低,附著力就越小,從而使得固體與液體接觸角越大,研究表明當(dāng)涂料的表面能低于25mj/m2時能有效防止海洋生物附著 。有機硅類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(wěn)定性,即使在水中長期使用其結(jié)構(gòu)也不發(fā)生大的變化,且有機硅類涂料不存在毒物的釋放損耗問題,因此可起到長效防污作用。
研究表明有機硅類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(xiàn),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(dāng)表面張力一定時,彈性模量越低,污損物的粘附力越小,因此,通過控制有機硅涂層的表面張力及彈性模量可實現(xiàn)有效防污。