[發(fā)明專利]一種含氟植物油基防污多元醇及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111362182.3
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114085346A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹衍升;張怡;路金林;張志斌;羅楚江
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州航海學(xué)院
• 主分類號: C08G18/38
• 分類號: C08G18/38;C09D5/16;C09D175/04
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 辜丹蕓

本發(fā)明提供了一種含氟植物油基防污多元醇，其采用以下步驟制備而成：將環(huán)氧化植物油和含氟單體進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，即得含氟植物油基防污多元醇；所述含氟單體的結(jié)構(gòu)式為或其中，n為1～8的整數(shù)，R為羥基、氨基或者羧基中的任一種，R₁為烷基、取代烷基或雜烷基中的任一種。本發(fā)明還提供上述含氟植物油基防污多元醇的應(yīng)用。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過特定原料進(jìn)行環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)，在植物油脂肪酸側(cè)鏈上偶聯(lián)上含氟單體得到含氟植物油基防污多元醇，制備過程簡單、易于控制，便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。制得的含氟植物油基防污多元醇同時具有交聯(lián)作用的羥基和防止微生物和蛋白質(zhì)黏度的低表面能結(jié)構(gòu)，且在常溫下為液態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種含氟植物油基防污多元醇及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)、細(xì)胞、微生物、水生生物等生物污損物易在日常用品、建材、生物醫(yī)用材料及海洋設(shè)備等表面粘附聚集，給醫(yī)療衛(wèi)生、食品、航運等行業(yè)帶來一系列問題，嚴(yán)重威脅著人類的健康和財產(chǎn)安全。其中海洋生物污損增加船舶航行阻力、堵塞海洋工程設(shè)施，甚至導(dǎo)致基材局部穿孔腐蝕，影響海洋工程設(shè)施的服役性能和使用壽命。此外，在海洋污損物清理過程中還可能引起生物入侵、疫情傳播等導(dǎo)致經(jīng)濟損失和社會危害。涂覆防污涂料可有效阻止各種污損物對基材的侵蝕與污染而不影響基材性能，是最方便有效的防污損措施。目前防污涂料技術(shù)還嚴(yán)重依賴使用有毒的殺生劑，對人類和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此非釋放型環(huán)境友好聚合物涂料代替?zhèn)鹘y(tǒng)釋放型涂料，用于阻止海洋生物污損，減少對海洋生態(tài)環(huán)境的危害，是海洋防污涂料未來的發(fā)展方向。

表1.新型環(huán)境友好防污涂料的主要類型、結(jié)構(gòu)特點及存在的問題

目前新型防污涂料主要包括阻止污損型、污損可脫附型、殺生型和降解自拋光涂料等，他們主要結(jié)構(gòu)特點和存在的問題如表1所示。在眾多防污涂料中，低表面能的污損可脫附型涂料成為目前防污涂料研究的熱點。這是由于其自身的低表面能性質(zhì)可使污損物難以在表面附著，即使附著也不牢固，在水流或其它外力作用下易脫落，在海洋防污、醫(yī)療衛(wèi)生、公共衛(wèi)生等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。通常這類涂料包含氟或硅，如含氟丙烯酸涂料、含氟聚氨酯涂料等。含氟或者含硅的涂料，由于其低表面能，極易在表面富集，具有更優(yōu)異的防污性能。

然而，低表面能防污涂料的低表面能性質(zhì)減少了其與污損物之間的附著力，同時也減弱了涂層與基材之間的附著力。研究表明通過引入環(huán)氧基團(tuán)、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、多巴胺等極性基團(tuán)與基材形成氫鍵，可有效提高涂層與基材的附著力，增強涂層的機械性能。將低表面能涂料和聚氨酯結(jié)合，不僅能克服低表面能涂層機械性能差及與基材附著力差的缺點，同時還能有效地提高聚氨酯的耐水性、耐候性，成為低表面能防污涂層活躍的研究領(lǐng)域之一。

氟改性聚氨酯可通過引入大分子含氟丙烯酸酯類多元醇，或通過巰基-烯點擊反應(yīng)引入氟碳鏈氟化。四川大學(xué)譚鴻課題組基于含氟二醇擴鏈劑制備了一系列含氟聚氨酯，極大程度提高了聚氨酯涂層的耐水解性能(Biomacromolecules 2020,21,4,1460–1470)。但是這類溶劑型聚氨酯，含有大量揮發(fā)性有機化合物(VOC)，或直接將預(yù)聚物澆筑后固化成膜，不利于長期儲存和運輸。水性聚氨酯涂料以水為分散介質(zhì)，既承繼了溶劑型聚氨酯強附著力、高硬度、高耐磨等優(yōu)點，又有著低VOC的優(yōu)勢，可有效減少環(huán)境污染和對人類健康的危害。長春工業(yè)大學(xué)周超課題組基于氟化聚醚多元醇合成一種含氟的水性聚氨酯乳液，涂層的膨脹率從49.8％降低到12.9％(Macromolecular Research 2015,23(9):867-875)。目前氟改性聚氨酯的原材料多來源于日益枯竭的石化資源，發(fā)展天然可再生的資源替代石化資源合成聚氨酯成為實現(xiàn)高分子材料可持續(xù)發(fā)展的一個重要方向。由典型綠色可再生植物油資源合成的多元醇，其甘油三脂結(jié)構(gòu)賦予聚氨酯良好的生物降解性能，多羥基官能團(tuán)結(jié)構(gòu)可提高聚氨酯涂膜交聯(lián)度、力學(xué)性能和耐水性。然而目前通過氟改性植物油基水性聚氨酯的研究相對較少，開發(fā)含氟植物油基水性聚氨酯防污涂料具有重要研究價值。