针对海洋生物污损问题，防污涂料是最为经济、便捷的防治手段。近年来，可降解自抛光防污涂料走到了前沿，其涂层树脂的聚合物主链可被海水和酶降解成小分子，在静态水流的冲刷下即可实现涂层表面的动态更新，并且不会产生微塑料污染，具备优异的环境友好性。涂料和防污剂的剥离过程和机理对于进一步优化和改善涂层结构、提高防污性能尤为重要，然而，由于实验条件的限制，涂层在分子水平上的抛光过程和机制仍不清楚。
近期，中国海洋大学陈守刚/李文团队利用受控分子动力学（SMD）模拟方法研究了降解主链（DMC）与防污剂的分离过程和机理：
在没有水冲刷的情况下，由于基材和水分子之间的非键合作用，在表面形成了紧密的水膜，阻碍了分离过程，使得DMC和防污剂分子在静态环境下始终吸附在涂层表面。此外，基材与DMC簇之间的强烈相互作用、水分子对DMC簇中氢键位点的侵蚀以及基底表面的凹凸不平导致了DMC簇不能完全脱离。该工作阐明了海水环境下主链可降解自抛光防污涂料降解的微观过程，为可降解自抛光涂料的优化、加速其商业化应用指明了方向。
建模方法
（a1）树脂基材的聚合过程；（a2）树脂基材在海水或酶存在下的降解过程；（b1）DMC和防污剂TCPM的模型结构；（b2）树脂基材的模型结构；（b3）自抛光过程示意图，箭头代表海水的冲刷作用；（b4）模型系统，绿色矩形框代表DMC簇，箭头代表剥离方向。
降解及抛光过程的模拟结果
初始阶段表面DMC分子的位置：（a1）0%-干燥，（a2）0%-水，（a3）100%-干燥和（a4）100%-水。红圈中蓝色为残留的DMC分子；（b1）水分子侵入DMC簇局部空间的快照；（b2）水分子占据DMC分子之间的原始氢键位点。蓝色表示DMC分子，红色和白色分别表示水分子中的氧原子和氢原子。红色虚线表示氢键；（b3）分离过程中氢键数量随时间的变化；（c1）干燥环境和（c2）水环境下基材表面原子在XY平面的二维密度分布以及残留DMC的位置；（c3）残留分子所在的凹陷区域。
相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。
来源：涂料驿站
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