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选取超支化碳钛笼水性树脂为研究对象,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)表征了超支化碳钛笼水性树脂及其涂层的微观形貌。采用接触角测量仪测试了超支化碳钛笼水性树脂涂层的油水接触角,并计算了涂层的表面能。通过平板培养法和漆膜浸泡法研究了超支化碳钛笼水性树脂乳液及涂层对大肠杆菌的抗菌效果。研究结果表明:碳钛笼涂层具有优异的防污性能,是微纳结构和抗菌作用协同作用的结果,其中微纳结构对防污性能起主要作用。分析了超支化碳钛笼水性树脂涂层的防污机理,为高效环保防污涂层的制备及应用提供参考。

防污涂料是指在规定的有效期内能够形成无生物附着涂层表面的涂料。除防污性能以外,防污涂料还需具备与下层的防腐漆膜间有良好的附着力,层与层之间不能互溶以及出色的防腐蚀性能2。从防污机理来说,防污涂料主要分为五类;第一类是防污剂防污,原理是利用防污涂层中的防污剂有效控制毒料浓度,进而抑制生物的附着,其中防污剂主要为有机锡类化合物、氧化亚铜等杀菌剂-9;第二类是低表面能材料,利用生物在低表面能材料表面很难附着,在动态条件下容易脱落的原理进行防污,主要为氣硅树脂(6-81;第三类是两亲性高分子材料,原理是利用含有亲水和疏水链段两亲性聚合物的相分离,形成纳米尺度上的“不均匀”表面,从而阻止或减少污物的附着19-10;第四类是仿生防污材料,其防污原理般认为与长期置身海洋却没有生物附着的海洋生物的表面微结构、分泌的生物活性分子、表层自脱落等有关";第五类是抗蛋白吸附材料,由于其不与污损生物自身释放的多糖和蛋白质粘结,进而阻止污损发生.

采用原子力显微镜、扫描和透射电子显微镜测试观察了碳钛笼涂层的三维表面纳米尺度形貌、涂层表面的超微结构和组成结构,利用接触角测量仪测试和计算了碳钛笼涂层的疏油疏水性能及表面能,并以大肠杆菌为对象利用平板培养法和薄膜浸泡实验法测试了碳钛笼涂料乳液及涂层的抗菌性能。主要研究结论如下:(1)碳钛笼树脂含有大量的超支化结构成分,且碳钛笼水性树脂涂层的微观形貌具有微纳结构;(2)碳钛笼水性树脂涂层的油水接触角分别为74.3°(大豆油)和64.3°(去离子水),涂层表面能为53.26mN/m,表明碳钛笼涂层不具有出色的疏油疏水能力和低表面能特性;(3)抗菌实验表,明碳钛笼涂层有减缓细菌生长的作用;(4)碳钛笼涂层优异的防污性能为微纳结构和抗菌作用协同作用的结果,其中微纳结构对防污性能起主要作用。本文为进一步深人探明新型无机-有机杂化体系(碳钛笼涂层)的成膜机理、成膜性能以及拓展其应用领域提供基础性研究支持

北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心），隶属于北京市科学技术研究院，是一所以应用基础研究为主的社会公益性现代分析测试科学研究机构。北京市理化分析测试中心成立于1979年，2021年7月，经市编办批准，更名为北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）简称“分析测试所（理化中心）”。分析测试所现有职工200余人，其中高级职称55人，中级职称73人，博士43人，硕士72人。北京市科技新星3人，北京市优秀人才11人，北科学者1人，北科青年学者2人。拥有总价值2.7亿元的科研仪器设备2000余台（套），其中100万元以上大型仪器设备50台（套），实验室面积共1.2万余平方米。长期以来，分析测试所秉承创新发展理念，以服务社会进步和首都经济发展为宗旨，积极投入国际科技创新中心建设，聚焦食品安全、环境保护、新材料、生物医药、科学普及与传播、国产科学仪器应用示范等重点领域开展分析测试科学研究、技术服务和成果转化工作，具备从宏观到微观、从成分到结构的科研创新和测试服务综合能力。

目前防污涂料主要由成膜物质、防污剂、填料溶剂、助剂等组成,其中防污剂具有杀灭生物的作用,其防污效果主要取决于防污涂层释放防污剂的保持能力。传统的防污涂料用防污剂主要指有机锡、氧化亚铜、有机化合物等(0。这些传统的防污剂均具有一定的生态破坏作用,因此开发新型高效的环保防污涂层是近年来涂料业界关注的重点领域,碳钛笼涂层是从成膜物质结构进行设计的涂层,是基于纳米尺度的有机-无机杂化涂层,其防污性能是通过全新的分子结构设计而实现的功能。

碳钛笼清漆的制备:称取40g碳钛笼树脂,加人3 mL的二丙酮醇成膜助剂,加去离子水补齐至,100 mL,即得固含量约为40%的碳钛笼清漆以低碳钢和硅片为基材,在其表面涂装碳钛笼D009清漆。将涂布好的样板放在恒温恒湿[温度(23+2)℃,相对湿度(50+5)%]条件下养护12d后进行各项测试。原子力显微镜和电镜测试在硅片涂层样板上进行。接触角测试在低碳钢板涂层样板上完成