在现代工业制造、重大基础设施建设以及高端设备的运行中，材料表面经常面临多种恶劣环境因素的联合影响，面临腐蚀、磨损和生物污损等多种失效威胁[[1], [2], [3], [4]]。海洋工程设备长时间暴露在高盐度海水中，受到化学腐蚀和生物污损的共同影响[5,6]；石化设备与腐蚀性介质接触并遭受流体侵蚀，这容易导致磨损和并发风险[7,8]；轨道交通部件容易受到循环摩擦和环境腐蚀的协同损害，而医疗设备表面则需要同时具备耐磨性和防生物污损性能[[9], [10], [11], [12]]。传统的单一性能涂层无法应对这些复杂条件，实现耐腐蚀性、防污性和耐磨性的协同增强已成为提高材料耐久性和安全性的关键方向[[13], [14], [15], [16]]。
通过组分优化和结构设计，多功能聚合物材料保护涂层可以在材料表面形成致密、稳定的保护层，具有低表面能或抗菌性能，有效阻挡腐蚀性介质，抑制污渍附着，并抵抗机械磨损[[17], [18], [19]]。聚氨酯（聚脲）涂层在防污和防腐工程中得到广泛应用，这得益于其优异的机械性能、强粘附力和出色的耐候性[[20], [21], [22]]。开发和应用这类涂层对于延长设备寿命、降低维护费用和确保工业安全操作具有重要意义。它们是促进海洋工程和高端制造等领域高质量和可持续发展的关键技术途径[[23], [24], [25], [26]]。
近年来，许多研究人员探索了多种方法，旨在提高涂层的保护性能并增强其整体耐久性[[27], [28], [29], [30], [31]]。例如，Selim及其同事专注于开发新型的基于疏水PDMS的纳米复合涂层和环保涂层（如植物油基涂层），为现代海洋保护领域做出了不可磨灭的贡献[[32], [33], [34], [35]]。Wang及其同事通过靶向合成方法开发了一种有机硅改性的聚天冬氨酸酯聚氨酯互穿聚合物网络（IPN）涂层，实现了优异的粘附性和耐磨性[[36]]。Zhou等人将聚二甲基硅氧烷（PDMS）与封闭胺-寡硅氧烷纳米簇、异氰酸酯封端固化剂和无机氧化铝（Al2O3）颗粒结合到体系中，赋予涂层出色的自清洁和防污性能[[37]]。Xing及其同事使用三羟基聚氧丙烯醚、戊二醇和二羟基硅油作为功能单体，制备了高性能的双交联WPU涂层，实现了涂层的耐溶剂性和疏水性[[38]]。此外，基于生物的复合纳米涂层也被报道具有化学抗性和稳定性[[39,40]]。这一系列研究为多功能保护涂层提供了广泛的应用前景。
作为传统的高性能聚合物保护涂层，聚氨酯涂层具有环保性和广泛的适用性等众多特点。近年来，它们引起了众多研究组的广泛关注。Liu等人[41]制备了一种由基于PDMS的聚氨酯（PDMS-PUa）和微量有机防污剂4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT）组成的自修复涂层。该涂层在室温或人工海水中受损时能够完全恢复其机械性能并表现出良好的防污性能，为海洋防污涂层研究提供了宝贵参考。然而，尚未进一步研究以提高涂层的拉伸强度。Sun等人[42]开发了一种新的智能自修复硅基涂层，通过功能单体硫辛酸-苯并噻唑（LA-BTZ）和LA改性的基于PDMS的聚氨酯-聚氨酯（PDMS-PUU-LA）的二硫化物键交换反应，实现了双重防污和防腐蚀性能。这种涂层对环氧树脂和钢基底具有高粘附性，为水下设备保护提供了一种新策略。然而，尚未讨论该涂层的耐磨性能。针对大多数工程应用的要求，开发兼具环保性、耐久性和优异性能的涂层已成为当前涂层研究的热点和发展方向。
为了提高涂层的防污和防腐蚀性能，同时保证其耐磨性和机械性能，本研究将基于生物的蓖麻油（CO）和聚四甲基醚二醇（PTMEG）作为软段混合后与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）反应。然后通过羟基封端的PDMS（OH-PDMS-OH）的大分子调控制备了异氰酸酯封端的预聚物。在此基础上，开发了一种双交联固化策略：引入了固化剂聚天冬氨酸酯F524，并将HDI三聚体加入体系中。通过这种双交联固化方法，最终制备出了含有低表面能硅成分的聚氨酯涂层。本研究系统研究了羟基封端PDMS的含量对所得涂层的机械性能、耐磨性以及防污和防腐蚀性能的影响。这些涂层表现出优异的粘附性，同时还具备防污、疏水、耐腐蚀、耐磨和耐久性能，为开发防污和耐磨涂层提供了一种有效方法。
