¹H-NMR（图2a）证实了蓖麻油脂肪酸酰胺（CFA）的成功合成。FTIR（图2b）进一步验证：CFA在1622 cm⁻¹出现酰胺羰基新峰，而蓖麻油的三酯特征峰（1090、1160、1250 cm⁻¹）消失，同时在3200~3500 cm⁻¹出现O-H伸缩振动。

PPM预聚体在2270 cm⁻¹处存在-NCO峰（图S1），而PPMC-x涂层中该峰消失，并在3359、1537、1729 cm⁻¹处出现氨基甲酸酯特征峰，表明聚氨酯涂层已完全反应形成。PPMC-12在3420 cm⁻¹处的宽峰源于CFA过量导致的残留羟基。

XPS分析（图2c）显示，PPMC-0的C 1s谱包含C-C/C-H/C-Si、C-O/C-N和C=O峰。PPMC-7则新增C=C峰（源自CFA不饱和键）。随CFA含量增加，涂层的C/Si原子比从PPMC-0的3.38升至PPMC-12的4.33，证明了不同CFA含量涂层的成功制备。

图2 (a)CFA的¹HNMR谱；(b)CFA多元醇的FT-IR谱；(c)PPMC-x涂层的XPS谱

表面润湿性与粗糙度是影响涂层耐腐蚀与防污性能的关键因素。如图2d所示，PPMC-7具有最大接触角（100.5°），疏水表面可减少与腐蚀介质的相互作用。浸泡20天后，PPMC-7接触角下降幅度最小（仅7.3°），而PPMC-0、PPMC-3、PPMC-12分别下降29.8°、16.0°、14.0°。

优异稳定性源于：CFA的长链烷基增强疏水性；适量CFA与聚氨酯结合牢固；CFA自身耐水解。PPMC-7表面能最低（21.05 mJ·m⁻²，图2f），位于20~30 mJ·m⁻²范围，根据Baier曲线，表明其具有良好的污损脱附潜力。

涂层防污性能需光滑表面以减少污损附着。原子力显微镜显示，浸泡20天后，PPMC-0表面粗糙度显著增加（均方根粗糙度从10.3 nm升至47.9 nm），而PPMC-7仅轻微增加（从11.3 nm升至15.0 nm）（图2g-j）。PPMC-7形成的交联网络结构比PPMC-0的线型结构更稳定，其稳定光滑的表面可降低水动力阻力与生物污损倾向。

图2 (d)PPMC-x涂层在浸泡于ASW20天前后的接触角；(e)PPMC-x涂层的CH₂I₂接触角；(f)PPMC-x涂层的表面能。PPMC-0和PPMC-7涂层在浸泡于ASW 20天前后的表面粗糙度：(g,h)PPMC-0；(i,j)PPMC-7

通过热重分析研究了PPMC-x涂层在氮气中的热分解行为（图2k, l）。涂层在225~365 ℃和365~555 ℃的失重分别对应聚氨酯硬段和软段分解。随CFA含量增加，涂层的5%失重温度（T5%）从PPMC-0的303 ℃降至PPMC-12的268 ℃，表明CFA降低了初始热稳定性；而50%失重温度（T50%）从408 ℃升至PPMC-7的421 ℃，显示形成的交联结构减缓了后续分解速率。

DSC曲线（图2m）表明，适量CFA增加了涂层的玻璃化转变温度，PPMC-7的Tg最高（28.4 ℃），这源于交联密度提高限制了链段运动。PPMC-12出现两个重叠的Tg峰，可能与过量CFA引起的微相分离有关。

力学性能测试（表1）显示，随CFA含量增加，涂层的断裂伸长率逐渐提高，而拉伸强度与弹性模量先升后降。适量CFA可提高交联密度并增强氢键，从而改善力学性能；但过量CFA（PPMC-12交联密度降至11.5 mol/m³）会因阻碍聚合物增长、增加软段含量而削弱性能。PPMC-7表现出优异的实用性能：对钢材附着力达最高5B级，铅笔硬度为5H，均满足工业标准。

图2 (k)PPMC-x涂层的TGA曲线；(l)DTG曲线；(m)DSC曲线

表1 PPMC-x涂层的力学性能

采用电化学阻抗谱评估了不同CFA含量对聚氨酯涂层耐腐蚀性的影响。Nyquist图显示，PPMC-0在浸泡初期（10天内）即出现两个容抗弧，表明电解液已渗透至涂层/基体界面，20天后更出现Warburg扩散特征，说明腐蚀过程转为扩散控制。

PPMC-3在前5天仅呈现单一容抗弧，但随浸泡时间延长逐渐出现两个容抗弧及扩散特征，表明其长期防护能力有限。相比之下，PPMC-7在浸泡40天后仍保持单一容抗弧，显示出优异的防腐性能。而PPMC-12则因CFA过量破坏了涂层结构，加速了电解液渗透，其Nyquist图呈现两个叠加的容抗弧。

Bode图中的低频阻抗模值进一步证实，适量CFA可通过提高涂层交联度显著增强耐腐蚀性。然而，当CFA含量增至12 wt%时，涂层浸泡40天后的低频阻抗模值仅为6.8×10² Ω·cm²，表明过量CFA会对涂层的防腐性能产生不利影响。

图3 (a-c)PPMC-0，(d-f)PPMC-3，(g-i)PPMC-7和(j-l)PPMC-12在3.5wt% NaCl溶液中浸泡40天的EIS图

Bode图中的断点频率（相位角45°对应频率）反映了涂层降解程度，PPMC-7在浸泡40天后断点频率最低（图4b），表明CFA交联有效抑制了介质渗透与涂层劣化。

等效电路拟合（图4f-h）结果显示，PPMC-7的涂层电阻高达1.5×10⁹ Ω·cm²，比PPMC-0高两个数量级；其电荷转移电阻始终维持在高位，40天后EIS数据仍可用单一涂层电阻模型拟合，表明电解液未触及基底，这与宏观形貌观察一致（图4i-p）。

此外，PPMC-7浸泡480小时吸水率仅为0.5%，远低于对照样的3.6–3.8%，归因于其致密交联结构有效阻隔了水分子渗透；而过量CFA（PPMC-12）因残留亲水羟基导致吸水率回升（图4e）。

盐雾实验进一步验证了上述结论：PPMC-7划痕处无涂层剥落且腐蚀产物极少，表现出最佳的耐蚀性；而PPMC-0和PPMC-3出现明显起泡与腐蚀堆积，PPMC-12因结构受损也出现少量起泡。

对比近年相关研究，本工作开发的涂层凭借生物基CFA赋予的疏水性与交联网络，展现出更优异的耐腐蚀性与更长的防护周期。

图4 (a)ǀZǀ0.01Hz、(b)Fb、(c)Rc和(d)Rct随PPMC-x涂层浸泡时间的变化。(e)PPMC-x涂层随浸泡时间的吸水率。(f–h)用于拟合PPMC-x涂层EIS数据的等效电路；PPMC-x涂层在3.5wt% NaCl溶液中浸泡40天的宏观图像（(i-l)涂层剥离前和(m-p)涂层剥离后）

采用底栖硅藻（Halamphorasp.）和浮游硅藻（N. closterium）评估了涂层的防污性能。如图5a所示，大量硅藻附着于玻璃和PPMC-0表面，而含CFA的涂层显著抑制了硅藻附着，其中PPMC-7对底栖硅藻的防污率达到62.4%（图5d）。

经30 Pa水流冲洗后，所有样品表面硅藻数量均减少（图5b），但PPMC-7的硅藻脱附率约为玻璃的4倍（图5e），这主要得益于其低表面能特性降低了粘附强度。对于浮游硅藻，PPMC-x涂层表面的附着量也远低于玻璃，其中PPMC-7的防污率高达90.3%（图5c, f），表明其能有效抑制浮游硅藻附着。

图5 PPMC-x涂层的抗硅藻（Ha.和Nc.）性能；(a)PPMC-x涂层在静态环境下附着Ha.7天的荧光图像；(b)PPMC-x涂层在30Pa水流冲洗后的荧光图像；(c)PPMC-x涂层在静态环境下附着Nc.7天的荧光图像；(d)PPMC-x涂层在静态环境下对Ha.的附着抑制率；(e)PPMC-x涂层在30Pa水流下对Ha.的硅藻释放率；(f)PPMC-x涂层在静态环境下对Nc.的附着抑制率

选用紫贻贝评估PPMC-x涂层对大型污损生物的防污效果。实验在由玻璃与涂层随机排布的测试面板上进行（图6）。

72小时后，10只贻贝主要聚集在玻璃表面（图6a, b），而涂层表面附着的贻贝足丝盘数量显著更少，其中PPMC-7的附着率低于10%（图6c-e）。此外，在200g载荷下经过30次磨损循环后，玻璃表面的足丝盘仍牢固附着，而PPMC-7表面的足丝盘可被完全去除（图6g-h），这得益于其低表面能特性，有效降低了污损生物的附着强度。

图6 (a)贻贝在不同样品表面上的随机分布；(b)样品表面贻贝位置在72小时后的图像；(c)附着在不同样品表面的贻贝粘附斑数量；(d)涂层上粘附斑的百分比；(e)玻璃和PPMC-x涂层上粘附斑的照片；(f)粘附斑磨损装置示意图；(g1-g2)粘附在玻璃表面的粘附斑在磨损前后30次的照片；(h1-h2)粘附在PPMC-7表面的粘附斑在磨损前后30次的照片

图7a展示了PPMC-7涂层防腐与防污机制的示意图。涂层对基材的附着力质量是确保其长期防腐性能的关键因素。PPMC-7中的氢键显著增强了涂层对钢基材的附着力，改善了传统PDMS基聚氨酯涂层附着力不足的问题（图7b）。此外，腐蚀介质容易渗透PPMC-0涂层并导致钢基材腐蚀（图7c）。

对于PPMC-7，CFA的引入显著增强了涂层的网络交联结构，有效阻止腐蚀介质的渗透，保护钢基材免受腐蚀环境侵蚀（图7c）。由于引入了柔性硅烷链与疏水长脂肪链，PPMC-7表现出更低的表面能，这有助于对海洋污损生物和腐蚀介质产生“防御”效应。污损生物在水流产生的轻微剪切力下即可被轻易去除（图7d）。

CFA显著提高了聚氨酯涂层的交联密度、疏水性及对基材的附着力，使该涂层在海洋环境中同时具备优异的耐腐蚀性和高效的防污性能。

图7 (a)PPMC-7涂层的耐腐蚀性和防污示意图；(b)PPMC-7对钢基材的附着力；(c)PPMC-7涂层的耐腐蚀性；(d)PPMC-7涂层的防污机制