[發明專利]一種具有抗藻類附著性能的仿生織構化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310223520.4
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104212320A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 趙文杰;許季海;曹慧軍;曾志翔;烏學東;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/12;C09D5/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發明涉及海洋防污技術領域，尤其涉及一種具有抗藻類附著性能的仿生織構化材料及其制備方法。?

背景技術

海洋環境中存在著大量的海洋生物，這些海洋生物會在長期處于海洋環境中的設施與裝備表面附著形成生物污損。如藤壺、藻類、牡蠣，貽貝，石灰蟲，滸苔，海鞘，海葵等在船舶外殼、海洋建筑物、養殖網箱等表面上無選擇性地大面積粘附和沉積，導致了嚴重的經濟損失和安全隱患。如造成船舶航行阻力增大、增加燃油消耗；造成管道堵塞，破壞建筑物表面的防腐涂層，造成腐蝕破壞。目前生物生物污損防治途徑主要是通過添加有機錫、氧化亞銅等物質達到防污的效果，這類物質對附著海生物體有強烈的毒殺作用，但同時也會對魚類、貝類造成毒害，并且會在生物體內積累，對海洋生物環境造成很大的影響，有機錫已于2008年被禁用，氧化亞銅也正在逐步被禁止使用。因此開發新型無毒高效的防污技術變得至關重要。?

美國、德國和英國的科學家觀測了鯊魚、海豚等大型海洋動物的表皮結構，這些表皮的表面存在微米級溝槽，同時能分泌出粘液，這樣的特殊結構能夠阻止海生物的附著，科學家們一直在尋找合適的化學手段模擬這些生物表層結構的方法，并也取得了一定的進展。如美國華盛頓大學化學教授Karen?L.Wooley通過制備得到具有微相分離的疏水和疏油兩性聚合物來模仿海豚皮膚的外形和組織，探尋調節生物學系統與人工合成材料間相互作用的方法，設計能阻礙生物附著的化學功能性基團來模擬海豚的皮膚。德國的Antonia?Kesel和Ralph?Liedert教授研究合成了一種“鯊魚皮膚”，并且認證選用低表面能材料、表面具有凸起跨度材料能減少大部?分的藤壺附著，若使這類材料表皮以每小時5-6英里的速度在水中運動，幾乎可移除任何生物的附著。?

專利200810093373.2將可水解的硅油丙烯酸樹脂、含防污活性功能基團的改性硅樹脂、甲基硅樹脂、三乙烯四胺制得防污材料，形成具有規律性的凹凸微結構表面；專利200910018937.0先利用含氫硅油與(甲基)丙烯酸烯丙酯硅氫加成，合成含可聚合雙鍵的有機硅組份，再與丙烯腈、丙烯酸酯類單體進行自由基共聚，形成鉸鏈有有機硅凝膠微粒的丙烯酸酯樹脂混合液再與樹脂混合后涂膜形成球形突起微結構表面防污材料；專利201110256062.5中設計了一種尺度可調控多孔微結構表面防污材料，由有機硅丙烯酸共聚樹脂和胺類成核促進劑和固化劑于室溫條件下形成尺度可調式多孔微結。專利201110376218.3在光掩膜上刻蝕出具有十字形圖案的微結構，基本單元呈十字柱狀，末端呈錐形，交錯排布，形成陣列；然后在硅片表面采用等離子體深硅刻蝕工藝，形成規定深度的微結構，采用聚二甲基硅氧烷翻模復制的方法制備成微結構防污材料。?

因此，通過仿生方法，尋找合適的防污材料，利用化學手段對一些海洋動物的表皮結構進行模仿，賦予涂層以特殊的表面性能，如表面能，表面模量和表面形貌等，能夠有效防除污損生物的附著。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種抗藻類附著性能的仿生織構化材料的制備方法，該仿生織構化材料能較好地抑制舟形藻和新月藻等藻類海生物在長期處于海洋環境中的設施表面附著形成生物污損。?

為實現上述目的，本發明以蟹殼、荷葉等生物表皮或葉片等天然物質為模板，選用有機硅彈性體作為過渡模板，獲得仿生織構化有機硅改性丙烯酸聚氨酯防污材料。?

一種抗藻類附著性能的仿生織構化材料的制備方法，包括以下步驟：?

（1）生物模板預處理：清洗生物模板，并吹干；?

（2）具有反形貌的有機硅彈性體模板制備：將聚二甲基硅氧烷預聚體與交聯劑的混合物在室溫下預固化1～5h，并除去混合液中的氣泡；然?后將該混合物澆注在生物模板表面，在50～150℃下固化8～15h；將固化后形成的有機硅彈性體模板從生物模板上剝離，得到具有反形貌的有機硅彈性體模板；?

（3）具有正形貌的有機硅彈性體模板制備：以步驟（2）得到的具有反形貌的有機硅彈性體模板替換步驟（2）中的生物模板，采用與步驟（2）相同的方法制備具有正形貌的有機硅彈性體模板；?

（4）具有正形貌的仿生織構化涂層制備：將有機硅改性丙烯酸樹脂、多異氰酸酯和有機溶劑充分混合，靜置去除混合液中的氣泡，然后將混合液澆注在步驟（2）得到的具有反形貌的有機硅彈性體模板上，在50～150℃下固化8-18h，將固化后形成的涂層從有機硅彈性體模板上剝離，得到具有正形貌的仿生織構化涂層；?