Page 83 - 2024年第55卷第3期

结晶涂层＞丙烯酸涂层＞环氧胶泥涂层＞聚脲涂层＞环氧树脂涂层＞硅橡胶涂层；平均垂向分离力排序为
渗透结晶涂层＞丙烯酸涂层＞环氧胶泥涂层＞聚脲涂层＞环氧树脂涂层＞硅橡胶涂层。其中，硅橡胶涂层
防附着性能相对较好，平均附着率为 ４０．００％，平均垂向分离力为 ０．３０Ｎ。

图 ７ 现有涂层表面淡水壳菜的平均附着率和平均垂向分离力

图 ８（ａ）（ｂ）分别给出了淡水壳菜活体在研发涂层表面附着稳定 ７ｄ时其在涂层表面的平均附着率、
平均垂向分离力统计结果。从图上可以看出：混凝土试验片表面涂覆研发涂层后，淡水壳菜的平均附
着率、平均垂向分离力均大幅度降低，且保持在较低水平。当单独负载 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ 时，淡水壳菜在研
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发涂层表面的平均附着率、平均垂向分离力随着 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ 负载量增加均呈现出先减小后增加趋势，
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这与涂层表面纳米级微结构有一定关系。此外，淡水壳菜脱除时，由于微结构的存在，足丝斑块与涂
层界面可能存在应力集中，利于脱除，主要表现为平均垂向分离力减小；当 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ 负载量过多时，
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微结构受到一定影响，进而影响涂层防附着性能。当 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ与 Ｎａｎｏ － ＰＴＦＥ联合负载时，ＴＦ － ０．５涂
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层表现出最小的平均附着率及平均垂向分离力，展现出最优的防附着性能，平均附着率为 １６．６７％，平
均垂向分离力为 ０．１６Ｎ， 极 其 微 弱； 与 混 凝 土 相 比， 其 平 均 附 着 率、 平 均 垂 向 分 离 力 分 别 下 降
８０．２６％、９１．１１％；与现存涂层中防附着效果最好的硅橡胶涂层相比，平均附着率、平均垂向分离力分别
下降 ５８．３３％、４６．６７％。进一步分析淡水壳菜在研发涂层表面平均垂向分离力与平均附着率的相关性，评
估平均垂向分离力与平均附着率之间的内在联系。从图８（ｃ）中可以看出，淡水壳菜平均垂向分离力与平
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均附着率之间存在较强正相关关系，Ｒ为 ０．６７；因此，涂层防附着性能筛选中，可采用某一指标进行初
步快速评估。
３．３．３ 涂层防附着机理分析 淡水壳菜在混凝土、渗透结晶型涂层表面平均垂向分离力较大，这主要
是由于淡水壳菜足丝斑块内部黏性蛋白所含的双羟基（ － ＯＨ ）与上述无机材料中所含的 ＳｉＯ 会形成结合
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力较强的双齿氢键，如图 ９所示。此外，对于大多数现存涂层，如，聚脲、环氧、丙烯酸等涂层，因
涂层中多含有极性基团（如：－ ＮＨ － 、－ Ｏ － 、－ ＯＨ等），淡水壳菜黏性蛋白中的双羟基与极性基团相互
作用，进而同样存在较强黏附力。
对于 Ｔ － ０—Ｔ － ５配方，宏观上淡水壳菜平均附着率、平均垂向分离力随着 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ 粒子负载量
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增加呈现出先减小后增加趋势，这主要是由于随着 Ｎａｎｏ － ＴｉＯ 粒子负载量增加，涂层表面微结构逐渐
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明显；但当负载量 ５ｇ时，涂层中纳米粒子开始出现轻微团聚现象，不利于涂层微结构性能的发挥，
影响 “微结构” 构建，因此，淡水壳菜平均附着率、平均垂向分离力有所上升。ＴＦ － ０．５涂层淡水壳
菜平均附着率和平均垂向分离力最低，展现出较好的防附着性能，防附着机理主要为：一方面，涂层
表面存在明显的微结构，表面能低、润湿性差，不利于淡水壳菜足丝 “斑块” 与涂层充分接触；另一
方面，基于弹性涂层黏附模型及断裂理论，涂层弹性模量及污损脱除参量 Ｅ γ 较小，利于淡水壳菜脱
槡
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除；此外，值得注意的是，涂层表面能参数位于 ２０～３０ｍＪ?ｍ 之间，与 “Ｂａｉｅｒ曲线” ［２２］ 中污损脱除
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