一種自分泌仿生防污材料及其應用制造技術

本發明專利技術公開了一種自分泌仿生防污材料及其制備方法與應用。該材料由以下按重要百分比計的原料制備而成：可降解多元醇15～95%，二異氰酸酯和擴鏈劑4～60%，防污因子1～25%。本發明專利技術結合了側鏈防污因子的抗污性能以及主鏈的降解性能，其能在海水中發生降解從而刷新出新的表面，使側鏈防污因子均勻持續釋放出來，使粘附的海洋生物脫落，就像海洋生物分泌粘液或者酶的行為。通過調節聚合物的組成和配比可以調控其降解性能以及防污性能。另外，異氰酸酯和擴鏈劑的引入可以在保證降解性能可控的前提下結合聚氨酯優異的力學性能和粘附力。該方法工藝簡單，成本較低，適合工業化生產，該材料在制備海洋防污涂層領域具有很好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
一種自分泌仿生防污材料及其應用
本專利技術屬于海洋防污材料
，特別涉及一種自分泌仿生防污材料及其應用。
技術介紹
海洋生物污損是指海洋微生物、植物、動物在被海水浸沒的設施表面不斷粘附繁殖而造成的生物污染，給海洋運輸和海洋資源的勘探、開發、利用等造成巨大的危害。例如， 海洋生物污損會增加船體的表面粗糙度和航行阻力，進而增加燃料消耗和二氧化碳排放量，加劇全球溫室效應；海洋生物污損改變了船體和其它海洋設施的表面狀態，從而加快了其腐蝕速度；海洋生物污損使艦艇的速度降低，削弱了海軍的戰斗力；海洋生物污損還使網箱養殖的網孔堵塞，造成魚蝦大面積死亡。涂裝海洋防污涂料是目前最為有效、方便和經濟的方法。但是傳統的防污涂料含有防污毒劑，給海洋環境帶來一定的污染。例如目前主流的無錫自拋光防污涂料體系，仍然需要結合氧化亞銅類防污劑，盡管銅的危害不及有機錫，但仍會在海洋中特別是海港中大量積聚，導致海藻等生物的大量死亡，進而破壞生態平衡。隨著對環境問題的重視，這些有毒防污涂料必將被淘汰，發展環境友好型防污材料對于船舶業、國防和海洋經濟開發都有著重要的軍事、經濟和社會意義。另一方面，海洋生物具有很強的防污本領，研究者發現生活在海洋中的大型生物和大型貝類表面均沒有海生物附著。例如海豚的表皮分泌出特殊的粘液，螃蟹能夠分泌出多種生物酶來阻抗海生物的附著。通過模仿海洋生物功能，制備仿生防污涂料具有重要的現實意義。先前有文獻報道通過在涂料中添加小分子硅油來實現防海生物分泌行為，但是由于硅油是人工添加，不能永久分泌以及在很短的時間內向表面富集，造成其防污效果不理想，限制了仿生涂料的發展應用。
技術實現思路
為了解決上述現有技術的不足，本專利技術的首要目的在于提供一種自分泌仿生防污材料；由可降解多元醇，二異氰酸酯和防污因子以及擴鏈劑交替共聚而成，其特征在于其結構是由可降解主鏈和防污性側鏈組成的多嵌段聚合物。本專利技術的又一目的在于提供上述自分泌仿生防污材料的應用。本專利技術的目的通過下述技術方案實現一種自分泌仿生防污材料，該材料由以下按重要百分比計的原料制備而成可降解多元醇15 95%二異氰酸酯和擴鏈劑4 60%防污因子I 25%。其中二異氰酸酯/ (可降解多元醇+擴鏈劑+防污因子)的摩爾比為I. O I. 3。該材料優選由以下按重要百分比計的原料制備而成可降解多元醇30 60%二異氰酸酯和擴鏈劑20 40%防污因子5 20%。其中二異氰酸酯/ (可降解多元醇+擴鏈劑+防污因子)的摩爾比為I. O I. 3。該材料由可降解多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和防污因子采用一步法本體聚合、兩步法本體聚合、一步法溶液聚合或兩步法溶液聚合制備而成。所述本體聚合或溶液聚合的聚合反應溫度為60 120°C ;聚合反應是在IS氣或氮氣保護下進行的；聚合反應采用的溶劑為四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮和正丁醇中的一種以上。所述共聚反應時進一步加入催化劑，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫和三亞乙基二胺中的一種以上。所述擴鏈劑為低分子二元醇或二元胺，所述低分子二元醇為含碳原子2 10的脂肪族二元醇中的至少一種，所述二元胺為含碳原子2 10的脂肪族二元胺中的至少一種；所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、賴氨酸二異氰酸酯(LDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI )、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI )、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)中的一種以上；所述可降解多元醇的分子量為IX IO2 IX 106，可降解多元醇為聚3-羥基丁酸酯、聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)、聚己內酯、聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚次乙基碳酸酯、聚(1，3-三亞甲基碳酸酯)、聚(己內酯-乙交酯)、聚(己內酯-丙交酯)、 聚(己內酯-乙二醇)、聚(丙交酯-乙交酯)、聚(丙交酯-乙二醇)、聚原酸酯、聚酸酐、 聚磷酸酯和聚乙二醇中的一種以上。所述低分子二元醇為乙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙三醇、二羥甲基丙酸和甲基二乙醇胺中的至少一種；所述二元胺為乙二胺、1，4_ 丁二胺、乙二氨基乙磺酸鈉和二乙烯三胺中的至少一種；所述可降解多元醇的分子量為1X103 1X105。所述防污因子為端羥基的防污因子和單端雙羥基的防污因子中的一種以上，其中端羥基的防污因子為異噻唑啉酮、N-(2, 4，6-三氯苯基)馬來酰亞胺、丹皮酚和二羥基蘆竹堿中的一種以上，單端雙羥基的防污因子為聚(N-甲基丙烯酰咪唑)、聚(丙烯酸季銨鹽酯)、聚(甲基丙烯酸_2，4，6-三溴酚酯)、聚(甲基丙烯酸乙二醇酯)、聚(甲基丙烯酸碳酸亞乙烯酯)、聚(丙烯甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(四乙烯基吡啶)、聚(丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨)、聚(甲基丙烯酰氧基乙基芐基二甲基氯化銨)、聚(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)、聚(磺酸甜菜堿甲基丙烯酸甲酯)和聚(羧酸甜菜堿甲基丙烯酸甲酯)中的一種以上。所述單端雙羥基的防污因子是通過巰基丙二醇與乙烯基不飽和單體在引發劑條件下反應制備，引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二氰基戊酸、過氧化苯甲酰、二苯甲酮、2，4-二乙基硫雜蒽酮、2-羥基-2-甲基-I-苯基丙酮、I-羥基環己基苯基甲酮或安息香醚類；巰基丙二醇與乙烯基不飽和單體的摩爾比為O. 001 10，引發劑的量占單體總質量的O 5%， 反應是在60 120° C或光照條件下本體聚合范圍或溶液聚合反應。上述自分泌仿生防污材料在制備海洋防污涂料中的應用。本專利技術相對現有技術具有如下的優點及有益效果本專利技術提供的自分泌仿生防污材料結合了側鏈防污因子的抗污性能以及主鏈的降解性能，其能在海水中發生降解從而刷新出新的表面，使側鏈防污因子均勻持續釋放出來，使粘附的海洋生物脫落，就像海洋生物分泌粘液或者酶的行為。通過調節聚合物的組成和配比可以調控其降解性能以及防污性能。另外，異氰酸酯和擴鏈劑的引入可以在保證降解性能可控的前提下結合聚氨酯優異的力學性能和粘附力。該方法工藝簡單，成本較低，適合工業化生產，該材料在制備海洋防污涂層領域具有很好的應用前景。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明，但本專利技術并不限于以下實施例。實施例I將聚次乙基碳酸酯(分子量104)125g加入帶有攪拌器和溫度計的三口瓶中，120°C 脫水2h，降溫至60°C，加入二甲苯300ml ;然后加入7g 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，氮氣保護下攪拌反應30min，向燒瓶中加入二羥基蘆竹堿和1，4_ 丁二醇I. 2g，二月桂酸二丁基錫O. lg，升溫到70°C，繼續攪拌反應5h出料，得到自分泌仿生防污材料。然后將所得自分泌仿生防污材料涂在環氧玻璃纖維板上，經淺海掛板12個月無海洋生物生長。實施例2將聚三亞甲基碳酸酯(分子量IO6) 150g加入帶有攪拌器和溫度計的三口瓶中， 120°C脫水2h，然后加入5g甲苯二異氰酸酯(TDI)，氮氣保護下攪拌反應30min，向燒瓶中加入單端雙羥基的聚(四乙烯基吡啶)和1，4-丁二醇2. 9g，二月桂酸二丁基錫O. 5g，繼續攪拌反應3h出料，得到自分泌仿生防污材料。然后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自分泌仿生防污材料，其特征在于：該材料由以下按重要百分比計的原料制備而成：可降解多元醇????????15～95%二異氰酸酯和擴鏈劑??4～60%防污因子????????????1～25%。其中二異氰酸酯/（可降解多元醇+擴鏈劑+防污因子）的摩爾比為1.0～1.3。

【技術特征摘要】
1.一種自分泌仿生防污材料，其特征在于該材料由以下按重要百分比計的原料制備而成 可降解多元醇15 95% 二異氰酸酯和擴鏈劑4 60% 防污因子I 25%。其中二異氰酸酯/ (可降解多元醇+擴鏈劑+防污因子)的摩爾比為I. 0 I. 3。2.根據權利要求I所述的一種自分泌仿生防污材料，其特征在于該材料由以下按重要百分比計的原料制備而成 可降解多元醇30 60% 二異氰酸酯和擴鏈劑20 40% 防污因子5 20%。其中二異氰酸酯/ (可降解多元醇+擴鏈劑+防污因子)的摩爾比為I. 0 I. 3。3.根據權利要求I所述的一種自分泌仿生防污材料，其特征在于該材料由可降解多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和防污因子采用一步法本體聚合、兩步法本體聚合、一步法溶液聚合或兩步法溶液聚合制備而成。4.根據權利要求3所述的一種自分泌仿生防污材料，其特征在于所述本體聚合或溶液聚合的聚合反應溫度為60 120°C ;聚合反應是在IS氣或氮氣保護下進行的；聚合反應采用的溶劑為四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮和正丁醇中的一種以上。5.根據權利要求3所述的一種自分泌仿生防污材料，其特征在于所述共聚反應時進一步加入催化劑，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫和三亞乙基二胺中的一種以上。6.根據權利要求I所述的一種自分泌仿生防污材料，其特征在于所述擴鏈劑為低分子二元醇或二元胺，所述低分子二元醇為含碳原子2 10的脂肪族二元醇中的至少一種，所述二元胺為含碳原子2 10的脂肪族二元胺中的至少一種； 所述二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種以上； 所述可降解多元醇的分子量為IXlO2 IX 106，可降解多元醇為聚3-羥基丁酸酯、聚(3-羥基丁酸酯-co-3-羥基戊酸酯)、聚己內酯、聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張廣照，馬春風，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：