[发明专利]一种尺度可调控多孔微结构表面防污材料

说明书

技术领域：

本发明属于海洋生物污损防护领域，涉及一种防污材料，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设计的一种通过直接成膜制备的尺度可调控多孔微结构表面防污材料。

背景技术：

海洋污损生物又称海洋附着生物，是指生长在船底和海中设施表面的微生物、植物和动物。我国沿海已经记录了600余种污损生物，其中主要类群包括藻类、水媳、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘等。在海洋环境中的船只和海洋设施都会受到生物污损的影响，其主要危害包括增加船舶的阻力、阻塞管道、加速金属腐蚀、使仪表及转动机失灵等。海洋防污技术是用于防止海洋生物附着污损的技术，其中以海洋防污涂料应用最为广泛；海洋防污涂料主要通过涂料中可释放的铜、锡、汞、铅等防污剂，在材料周围形成对海洋植物孢子以及海洋动物幼虫有毒杀作用的毒料浓度层，从而达到防污效果。然而，此类防污涂料在使用过程中，部分毒剂(如有机锡)会造成海水水体污染，引发生物变异，危及海洋食物链，对海洋生态平衡以及人类健康具有潜在的危害。从环保角度考虑应使用无公害防污技术，实现对海洋污损生物的防除，因此，开发无毒防污材料已经成为国际上急需解决的重要课题，与此同时许多科研人员还在积极开展多种技术途径的长效和无公害防污材料技术研究。由于海生物污损是在材料表面发生的，因此材料表面的性质显著影响着污损生物的附着行为；Berntsson等人研究发现如果材料表面具有高度规则且尺寸合适的微观结构时，表面的生物粘附就会大大减少；另外一些实验室研究和实地实验也使得许多学者得出结论：合适表面微观结构的存在影响许多细胞和细菌、藻类孢子和无脊椎幼虫等有机体的附着。分析认为，表面微观结构的存在可改变材料表面的润湿性，而润湿性与生物粘附之间存在相关性；合适尺寸微结构的存在会导致污损生物孢子、幼虫等在某一区域单个存在，不易聚居形成生物膜，从而抑制污损的发生。因此微观结构表面防污材料将可以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，所以可以为制备无毒防污材料提供重要技术途径。

目前，国内外已经在微结构表面防污材料方面开展了较为深入的研究，其制备微结构的技术主要有：使用电磁辐射进行刻蚀的光刻技术，使用表面具有微观图案的硬模具在其它固体表面上进行图案复制的物理接触图案化技术，使用由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的表面具有微观图案的印章或模具来进行微观结构复制的软光刻技术和分子自组装技术以及有机聚合物表面图案化技术；有机聚合物的表面图案化技术中较常见的为嵌段聚合物组装制备微结构技术和呼吸图技术，如Brennan研究小组通过光刻与软光刻模塑的方法制备微纳米结构防污表面，美国Karen L.Wooley通过树脂共混具有微相分离特性的两种聚合物的方式制备具有防污作用的仿海豚表皮材料，Lenz等人通过复制贻贝外壳获得微结构防污材料；但上述这些方法较适宜于理论研究，大规模工程应用存在难度；在嵌段聚合物组装制备微结构技术中嵌段聚合物的合成需要苛刻的实验条件和高昂的费用；呼吸图技术需要湿度控制组件，在船舶防污涂料涂装上也存在应用困难；归结起来，现有的微结构防污技术普遍存在着工艺过程复杂，控制难度大，工业应用范围小，防污效果差等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对海洋环境下防除船舶及海洋结构物表面的污损生物而设计一种防污材料，该材料由有机硅丙烯酸共聚树脂及其固化促进剂制备而成，涂膜固化后可直接形成尺度可调式多孔微结构表面，不需额外的辅助手段；表面微结构的存在可改变材料表面的润湿性，提高材料疏水性；合适尺度的微结构会使污损生物孢子、幼虫等不易聚居，无法进一步形成生物膜，从而抑制污损的发生；该材料不使用防污剂，对环境无破坏性影响。