[发明专利]一种球形突起微结构表面防污材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于防污材料加工技术领域，涉及一种海洋环境下防除船舶及海洋结构物表面附着海生物，通过直接成膜形成球形突起微结构表面防污材料的制备方法。

背景技术：

目前，海水中存在着大量的海洋生物，这些海生物会对长期处于海水环境中的船舶和结构物表面产生附着，而且这种附着作用会增大船舶的行进阻力，严重影响船舶的航行速度，增加燃油消耗，同时还会破坏船舶和结构物表面的防腐涂层，从而造成船体和结构物表面的腐蚀破损，严重影响其安全性。因此寻找合适的途径防止海洋生物对船舶和海洋结构物的污损附着具有非常重要的意义。现有用来防止海生物污损的主要途径是在船舶壳体和海洋结构物的表面涂刷防污涂料，这类涂料一般是以含有机锡、氧化亚铜或DDT为主，通过所含防污剂对生物体的强烈毒杀作用而进行防污的。但是这类涂料在毒杀附着海生物的同时，也会对海洋生态环境造成严重破坏，正在逐步被禁止使用。由于海生物的附着是在材料表面发生的，因此通过有效改变材料表面的浸润性，提高疏水能力，可有效地减少或者降低海生物附着的可能性，并且由于这种方式不会对海洋环境产生破坏性影响，因此可以为制备无毒防污材料提供重要技术途径。研究表明，影响材料表面浸润性的因素主要有两个：(一)材料表面自由能。当材料表面自由能降低时，疏水性能就会得到增强，但目前能够得到材料的最低表面能仅能够达到6.7mJ/m²，即由-CF₃基团呈六角形紧密排列的表面，其光滑表面与水的接触角只有119°。因此仅靠材料本身的低表面能特征进行防污，疏水效果有限，防污效果不理想，主要问题就是仍然会有部分海生物在其表面产生附着，而这些附着生物要借助外力才能够得到清除。因此，目前新开发的一些低表面能防污材料多采用通过与防污剂相结合的方式，进一步提高防污效果。如公开号为CN1810903，名称为生物低表面能船舶防污涂料的专利，公开了一种由低表面能树脂、生物提取物(辣椒素，甲壳素)微胶囊、纳米二氧化钛、微孔型二氧化硅及溶剂组成的生物低表面能船舶防污涂料；公开号为CN1296044A，名称为低表面能、驱避型防污涂料及其使用方法的专利公开了一种由粘结料、硅烷偶联剂、含氟化合物、辛辣型天然防污剂、无机填料和溶剂所组成的环保防污涂料。(二)材料表面微观结构。微观结构的存在使材料表面具有一定程度的粗糙度，粗糙度会使得材料表面实际的固-液接触面积要显著大于表观几何上观察到的面积。对于具有低表面能特征的材料表面，粗糙度越大，表面的表观疏水性就越强。因此，为了得到更好的疏水效果，通过在低表面能材料表面构建微结构，增加粗糙度就变得非常重要。目前，国内外已经在低表面能防污材料方面开展了较为深入的研究，但是在利用低表面能材料进一步构建微结构表面，以提高疏水性，改善防污效果方面还比较缺乏。归结起来，现有技术中普遍存在着防污材料对环境具有破坏性影响或制备工艺复杂、效果有限等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，针对海洋环境下，防除船舶及海洋结构物表面的附着海生物而提出一种直接成膜形成球形突起微结构表面防污材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明先利用含氢硅油与(甲基)丙烯酸烯丙酯硅氢加成，合成含可聚合双键的有机硅组份，该组份再与丙烯酸酯类单体进行自由基共聚，形成一种铰链有有机硅凝胶微粒的丙烯酸酯树脂混合液；然后，将该混合液与具有低表面能特性的树脂按比例混合后涂膜即制得表面具有球形突起微结构特征的防污材料；由于混合树脂材料具有低表面能特性，因此球形突起微结构特征的形成会使该材料的疏水性得到显著改善，从而可以较好地防止海洋生物的污损；该材料由于是通过提高疏水性来减小生物附着的可能性，因此对环境无破坏性影响，具有较好的应用前景。

本发明的防污材料是由铰链有有机硅凝胶微粒的丙烯酸酯树脂混合液，与制备海洋防污涂层用的具有低表面能特性的有机氟树脂或有机硅树脂混合后涂膜制得，混合涂膜时混合液组份中的固体份占混合体系总固体份的重量百分比为40-70％。