海洋環(huán)境下的生物污損與腐蝕給海洋裝備、海事工程、艦船等設(shè)施的正常服役帶來(lái)一系列問(wèn)題，由此造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患，我國(guó)每年因海洋污損腐蝕造成的損失高達(dá)數(shù)千億元。防止海洋生物污損腐蝕最有效的辦法是涂裝海洋防污涂料。隨著有機(jī)錫類(lèi)防污涂料的禁用，具有無(wú)毒、高效、環(huán)保的低表面能氟硅防污涂料是最具潛力的替代產(chǎn)品。目前我國(guó)在海洋涂料與樹(shù)脂領(lǐng)域的研究相對(duì)滯后，涂層材料性能難以滿(mǎn)足苛刻環(huán)境下的長(zhǎng)效防污需求，高性能長(zhǎng)效多功能海洋防護(hù)涂層材料亟待突破。張慶華教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近20年技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，突破氟硅超浸潤(rùn)材料在工程化應(yīng)用過(guò)程中存在的規(guī)模化制備、表界面結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能強(qiáng)化、應(yīng)用耐久性、成本高等關(guān)鍵問(wèn)題，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品化技術(shù)體系。
張慶華教授團(tuán)隊(duì)提出了一種多機(jī)制協(xié)同的防污理念，利用含氟鏈段低表面能污損脫附作用、高效抗菌基團(tuán)的接觸式殺菌作用以及有機(jī)硅聚氨酯柔彈性抗污作用，達(dá)到高效長(zhǎng)壽命防污自清潔目標(biāo)，通過(guò)將季銨鹽與氟碳鏈結(jié)合合成一種含氟聚合物，并利用該聚合物對(duì)聚硅氧烷進(jìn)行改性。在交聯(lián)成膜過(guò)程中，由于氟、硅材料間相容性差，且含氟聚合物具有比硅材料更低的表面能，含氟鏈段會(huì)往涂層表面遷移，驅(qū)使其側(cè)鏈的季銨鹽基團(tuán)在表面富集，增強(qiáng)了涂層的靜態(tài)防污能力，且不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響，具有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)長(zhǎng)效無(wú)毒的防污功能涂層，可在各種不同海洋裝備、船舶表面獲得長(zhǎng)效環(huán)保型自清潔防污效果，適應(yīng)于各種動(dòng)態(tài)與靜態(tài)裝置的高性能防污。該制備技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，可用于各種海洋工程設(shè)施、運(yùn)輸船舶、海上風(fēng)電、海產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，為海工裝備穿上了環(huán)保防護(hù)服。
基于本專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)的環(huán)保型多功能氟硅防污涂層材料產(chǎn)品，適應(yīng)了當(dāng)前對(duì)高端裝備與海洋工程設(shè)施的防護(hù)需求，打破了長(zhǎng)壽命高效海洋防污涂層材料長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面，在國(guó)家重大海洋工程裝備科技支撐與醫(yī)療健康保障等方面社會(huì)效益顯著。該專(zhuān)利技術(shù)在新結(jié)構(gòu)氟硅基海洋涂層材料的分子設(shè)計(jì)方面創(chuàng)新性強(qiáng)，有效促進(jìn)了我國(guó)氟硅新材料產(chǎn)業(yè)與界面防護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為我國(guó)海洋新材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高端裝備的安全可靠運(yùn)行提供了保障。基于該專(zhuān)利技術(shù)研制的多功能海洋防腐防污涂層材料成功應(yīng)用于秦山核電站、舟山跨海大橋、國(guó)家儲(chǔ)油基地等的防護(hù)。而具有高效防污減阻性能的多功能海洋防污涂料不僅有效保障了海洋工程裝備的服役安全，對(duì)海洋運(yùn)輸行業(yè)節(jié)能降耗、碳減排也產(chǎn)生了顯著積極性影響。基于該技術(shù)的新型海洋涂料產(chǎn)品，已經(jīng)涂裝于各類(lèi)船舶數(shù)百艘，減少碳排放數(shù)十萬(wàn)噸，對(duì)于國(guó)家“雙碳計(jì)劃”的順利實(shí)現(xiàn)意義重大。基于該專(zhuān)利技術(shù)的海洋涂料產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售量1.39萬(wàn)噸，銷(xiāo)售額26419萬(wàn)元。
