[发明专利]一种适用于海洋环境的防污表面材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种适用于海洋环境的防污表面材料的制备方法，特别是涉及一种具有亲疏水性表面间隔分布的两亲性防污材料的制备方法。属于海洋生物污损防护技术领域。

背景技术：

海水中存在着大量的海洋生物，这些海生物会在长期处于海水环境中的船舶和结构物表面附着。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。

目前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含有机锡和氧化亚铜的防污涂料。如英国专利GB1457590(A)公开了一种由甲基丙烯酸三丁基锡酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物为主要成份的自抛光防污涂料，涂布在船底等的表面，能有效地防止海洋污损生物的危害。这类涂料在毒杀附着海生物的同时，也会对其它的鱼类、贝类造成毒害，并且会在生物体内和海洋环境中造成积累，严重危害海洋食物链和海洋生态环境，破坏生态平衡，因而逐渐被禁止使用或被限制使用。因此寻找新的无毒或低毒防污材料是非常必要的。

近年来，国内外开发了一些无毒的防污材料，如中国专利CN1097446A、CN1810903A等公开的低表面能有机硅防污材料。然而正如C Anderson所指出的，这类材料仅对部分污损海生物有较好的防污效果，但对在疏水表面上附着牢固的海生物，防污效果就不理想。还有一种防污材料是将生物防污制剂加入涂料中，通过干扰海生物的附着环境或生长过程，改变细胞自身的表面特性等方式起到防污作用。中国专利CN1392208公开了一种利用从海洋中海藻提取的生物碱和从海绵生物中提取的肽类化合物与含氟树脂制成的仿生防污涂料的制备方法，该涂料的实验和试用表明，其对于防止贝类生物的附着、寄生是十分有效的，但在使用过程中受使用环境条件的影响较大。

综上所述，现有技术普遍存在含有机锡和氧化亚铜的防污涂料因环境污染问题被禁止使用或被限制使用，而低表面能有机硅防污涂层存在仅对藤壶等有较好的防污效果，对硅藻等的防污效果不太理想的缺点。

污损海生物的在材料表面上的附着是有选择性的：部分污损海生物(如藤壶等)在亲水性表面附着牢固，而另外的污损海生物(如硅藻)则在疏水性表面附着牢固。具有亲疏水性质的两亲性材料就是利用污损海生物的这种选择性而制备的，当污损海生物分泌的亲水性(疏水性)粘液润湿被附着表面时，两亲性表面的疏水(亲水)部分对粘液具有强烈的排斥作用，从而粘液润湿的面积减小，即附着面积减小，附着力下降，污损海生物难以形成永久附着，因而可以同时防止此两类海生物的附着，由于其防污原理基于材料本身的表面化学性质，因此对环境不会造成污染。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种适用于海洋环境的防污表面材料的制备方法。该方法利用不同污损海生物对亲、疏水材料附着的选择性，通过乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、含氢硅油、铂催化剂和聚丙烯酰胺微胶囊混合、硫化来制备亲疏水表面间隔分布的两亲性防污材料，污损海生物分泌的亲水性(疏水性)粘液受到两亲性表面的疏水(亲水)部分的强烈排斥，粘液的浸润面积减小，即附着面积减小，附着力下降，污损海生物在这种两亲性的表面上不易附着或附着不牢，从而达到同时防止此两类海生物的附着的目的，而且制得的防污表面材料对环境友好，无毒害。

本发明的防污表面材料制备方法如下：

第一步，聚丙烯酰胺微胶囊的制备：

(1)在烧瓶中依次加入乙酸乙酯/乙醇(v/v＝6∶4)混合溶剂100重量份、丙烯酰胺20～40重量份、聚乙烯基吡咯烷酮2～8重量份、引发剂偶氮二异丁腈0.003～0.01重量份、硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷0.5～2重量份，在N₂保护下搅拌加热至60～70℃，反应开始时体系呈透明状，形成微乳液继续反应4～6小时，得到分散均匀的乳白色分散液。分散液用超速离心机离心沉降，再用无水乙醇洗涤干燥得到聚丙烯酰胺微球。

(2)在烧瓶中依次加入聚丙烯酰胺微球5～20重量份、乙醇100重量份、羟基硅油1～5重量份、水0.1～0.3重量份，用盐酸调节pH值约为2，在N₂保护下搅拌加热至50～60℃，反应2～3小时。冷却至室温后，出料。反应产物用超速离心机离心沉降，再用无水乙醇洗涤干燥得到直径为5μm-30μm的聚丙烯酰胺微胶囊。