[發明專利]一種以螺旋藻生物炭為載體的有機-無機三相復合防污涂料的制備方法

有效

• 申請號: 202110243409.6
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112852246B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 蘇革;于知非;劉斌;王文慶;李正心
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C09D133/12
• 分類號: C09D133/12;C09D5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種以螺旋藻生物炭為載體的有機?無機三相復合防污涂料的制備方法。本發明涉及一種以丙烯酸樹脂為基膜，負載氧化亞銅納米顆粒的螺旋藻生物炭為填料的有機?無機三相復合防污涂料的制備方法。首先，通過高溫熱分解制備螺旋藻生物炭；然后，采用化學液相沉淀法將以抗壞血酸為還原劑所制備的氧化亞銅納米顆粒復合在生物炭上，制備成氧化亞銅/生物炭復合填料；之后，按照單體配比制備丙烯酸樹脂乳液；最后，將氧化亞銅/生物炭復合填料加入到樹脂乳液中均勻分散，涂到304不銹鋼片表面，固化得到復合涂層。氧化亞銅/生物炭復合填料的使用，使樹脂膜表面形成微納米粗糙結構，在增加膜結構的力學性能的同時，降低了防污劑的團聚，有利于防污劑的釋放，可有效抑制污損生物的附著。

技術領域

本發明利用螺旋藻生物炭作為載體，涉及一種以丙烯酸樹脂為基膜，氧化亞銅納米顆粒為防污劑的有機-無機三相復合防污涂料，具體涉及了該復合材料的制備方法，并有良好的防污性能。

背景技術

在時代迅速發展的今天，占據地球約七成的海洋資源的開發利用成為人類社會可持續發展的戰略目標，但復雜的海洋環境對海洋裝備的服役產生嚴重的威脅，其中，污損危害每年所造成的損失巨大，因此目前防污損涂層材料的研究成為防污領域的研究熱點。

現有技術如公告號為CN107022043B的中國發明授權專利公開了一種氧化亞銅復合材料的制備方法。將模板化合物、溶解性銅鹽、丙烯酰胺類單體、復合乳化劑、去離子水混合，通過一鍋法發生氧化還原反應和聚合反應制備了存在于模板化合物上的氧化亞銅復合丙烯酰胺聚合物的材料。該方法操作簡單，并具有較好的海洋防污性和抗菌性。

氧化亞銅作為最常用的防污劑和殺菌劑在防污損涂層材料中發揮著重要的作用。對比微米尺度和納米尺度氧化亞銅，微米級別的氧化亞銅雖然化學性質穩定，但不能發揮出納米尺度氧化亞銅的小尺寸效應，并且作為填料其分散性較差，大大降低了使用效能；納米氧化亞銅易發生團聚，且容易被包覆在涂料內部，不易釋放，導致不能發揮相應功效。因此，設計開發一種能夠避免上述問題復合涂料具有重要研究和應用價值。

生物炭一般是由生物質熱解制備而成，由于其“變廢為寶”的產生形式，在注重環境生態保護的今天，引起了廣泛關注，在農業、環境、能源等領域有著廣泛的用途。微藻是一類水生生物，種類繁多，其養殖周期短、產量大并且用途廣泛等優點引起了相關研究工作者的重視。其中，螺旋藻是一種古老的低等水生植物，體長介于200-500 μm，寬5-10 μm，呈螺旋狀藍綠色，是藍藻門的一種。由于其特殊的生物結構，將其熱解制備成生物活性炭，能夠較易得到有著高比表面積的微米級層狀結構，再將氧化亞銅納米顆粒與之復合，可得到氧化亞銅/生物炭復合結構，用其與有機膜復合可以得到有機-無機復合涂料，不僅可以有效發揮納米氧化亞銅的防污作用，降低團聚，而且還可發揮碳材料作為填料增強涂層力學性能的作用。

發明內容

本發明針對上述技術問題提出了一種以螺旋藻生物炭作為載體的有機-無機三相復合防污涂料的制備方法及用途。制備的復合涂料可用于淡水或海水的防污，具有防污性能好，應用性能強，對環境無害無污染等優點，且制備工藝可操作性較強。

本發明針對一種以螺旋藻生物炭作為載體的有機-無機三相復合防污涂料的制備方法所采用的制備步驟如下。

（1）生物炭制備：生物炭來源為螺旋藻粉，經過稀鹽酸預處理后，通過600~800 ℃高溫熱解反應，將經過預處理后的螺旋藻生物質制成生物炭。

（2）氧化亞銅/生物炭復合填料制備：將得到的生物炭加入到含有可溶性銅鹽的液相體系中，在氫氧化鈉提供的堿性環境、聚乙烯吡咯烷酮為表面活性劑和抗壞血酸為還原劑的條件下，生物炭為氧化亞銅納米顆粒提供了可供負載的活性位點，生成微/納米尺度的復合結構。氧化亞銅在生物炭上的負載量為10~30 wt%。