[發(fā)明專利]一種基于荷葉仿生的疏水性聚氨酯海洋防污涂層材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810851028.4
• 申請(qǐng)日: 2018-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN108822722B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐寶立;劉惠洋;肖偉業(yè);曹新秀;郭源君;郭艷;陳友明;劉清泉;康永海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D175/14
• 分類號(hào): C09D175/14;C09D5/16;C08G18/67;C08G18/48;C08G18/42
• 代理公司: 張家界市慧誠(chéng)商標(biāo)專利事務(wù)所 43209
• 代理人: 高紅旺

本發(fā)明公開了一種基于荷葉仿生的疏水性聚氨酯海洋防污涂層材料的制備方法。首先將丙烯酰氯用2?己基癸醇酰化得到2?己基丙烯酸癸酯，再將其巰基化之后，與二苯基甲烷?4,4’?二異氰酸酯及聚丙二醇反應(yīng)得到齊聚物,再以異辛酸亞錫為催化劑，用納米TiO₂表面的羥基引發(fā)L?丙交酯開環(huán)聚合得到預(yù)聚物，最后加入齊聚物成功制備了具有微納結(jié)構(gòu)的主鏈可降解的疏水性聚氨酯涂層材料。通過采用縮聚與點(diǎn)擊化反應(yīng)相結(jié)合的方法得到的疏水性聚氨酯涂層材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明，該涂料靜態(tài)接觸角為114°，作為一種新型的環(huán)境友好型海洋防污材料，通過減少海洋生物的附著達(dá)到防污目的，不會(huì)對(duì)海洋生物有任何毒害作用，從而減少了涂料使用對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的破壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工涂料領(lǐng)域，具體涉及一種基于荷葉仿生的疏水性聚氨酯海洋防污涂層材料及制備方法。

背景技術(shù)

自然界中荷葉、蟬翼、蚊子復(fù)眼等都能展現(xiàn)出疏水現(xiàn)象，在這些“生物仿生學(xué)”啟發(fā)下，疏水表面在過去幾十年中因其優(yōu)異的自清潔、減阻、抗污染和防凍性的能力而獲得了極大的關(guān)注，其特有的疏水性能夠減少水等腐蝕性介質(zhì)對(duì)金屬材料表面的侵蝕。如使用疏水高樓外墻涂料，可利用自然雨水清洗除塵，既節(jié)能環(huán)保，又節(jié)省了高昂維護(hù)費(fèi)；用疏水涂料作電線的防冰涂層，不僅可提高電力輸送系統(tǒng)中的能源利用效率，還可提高材料和系統(tǒng)的安全性；用疏水涂料作為船舶的防污涂層，不但有效減少海洋污損生物的附著、繁殖使船體使用壽命增加，而且在防污的同時(shí)因船體表面粗糙度減小使得航行阻力顯著降低。因此，將疏水表面技術(shù)應(yīng)用于腐蝕防護(hù)領(lǐng)域是一種重要的突破，具有廣闊的發(fā)展前景。

納米材料加入到聚氨酯基體中，可以賦予材料新的疊加效應(yīng)，以極低的含量顯著影響復(fù)合材料的性能。納米材料不僅可以改善聚氨酯傳統(tǒng)的電、熱、力學(xué)等綜合性能，還能提高其阻隔性能。納米TiO₂具有抗菌殺菌的優(yōu)良特性，大大減少污損生物的附著，保持涂層表面清潔。抗菌作用在于納米TiO₂的量子尺寸效應(yīng)。納米TiO2在陽(yáng)光尤其是在紫外線的照射下,當(dāng)電子能量達(dá)到或超過其帶隙能時(shí),電子就可從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴,即生成電子-空穴對(duì)。產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)可迅速到達(dá)納米粒子表面，和表面吸附的水、空氣反應(yīng),生成化學(xué)活潑性很強(qiáng)的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基,當(dāng)遇到細(xì)菌時(shí)，它們可以直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞,致使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物降解,以此殺滅細(xì)菌,并使之分解（Yang H J, Xu J B, Pispas S, Zhang G Z, Macromolecules, 2012, 45(8):3312–3317）。納米TiO₂具有的光催化抗菌殺菌作用，可以用于抗菌防污涂料中，本發(fā)明將抗

菌性和疏水性相結(jié)合，可以有效地防治污損生物。

使用相對(duì)短鏈的高支化烴鏈可以獲得疏水表面，通過利用2-己基-1-癸醇的側(cè)鏈為長(zhǎng)烴鏈結(jié)構(gòu)的疏水性，與丙烯酰氯反應(yīng)生成丙烯酸酯后，以DMPA為光引發(fā)劑與1-硫代甘油發(fā)生點(diǎn)擊化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)聚氨酯硬段的制備，利用二苯基二異氰酸酯官能團(tuán)-NCO的連接作用，制備端基為 -NCO的疏水性聚氨酯來(lái)連接納米二氧化鈦/聚乳酸復(fù)合材料，達(dá)到改性疏水性聚氨酯的目的，納米二氧化鈦的加入可增強(qiáng)材料的自清潔性能及熱穩(wěn)定性能。由于使用這些綠色材料，可以消除使用碳氟化合物的不良環(huán)境和商業(yè)后果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種疏水性聚氨酯海洋防污涂層材料及制備方法。通過采用縮聚與點(diǎn)擊化反應(yīng)相結(jié)合的方法，將主鏈可降解疏水性聚氨酯以化學(xué)鍵的形式鏈接到納米TiO 2 制備出具有自清潔功能的疏水海洋防污涂層材料，為解決海洋污損生物對(duì)船舶等海洋裝備的污損，減少航行阻力，提升船舶的能源效率提供一種新途徑。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于荷葉仿生的疏水性聚氨酯海洋防污涂層材料的制備方法，包括如下步驟: