[发明专利]一种提高不锈钢板抗海洋生物腐蚀和污染的方法

说明书

本发明提供一种提高不锈钢板抗海洋生物腐蚀和污染的方法。该方法采用的是线性或交联聚合物材料修饰在不锈钢表面，该聚合物材料是聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂(P(DMAEMA))以及其引入季铵基团的衍生物。多巴胺在不锈钢表面自聚合用以锚定烷基溴原子转移自由基聚合引发剂，然后甲基丙烯酸二甲基氨乙脂在不锈钢表面进行原子转移自由基聚合，在不锈钢表面接枝线性或交联聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂。所述官能化的不锈钢在海洋环境中具有良好的防污和防生物腐蚀功能。与现有技术相比，本发明成本低，使用寿命长，能够对不锈钢进行高效、环保地防污和防生物腐蚀，并且无任何副产物产生，这样功能化修饰不锈钢的方法在海洋领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于不锈钢防污和防生物腐蚀领域，具体涉及一种利用聚合物官能化不锈钢从而达到在海洋环境中防污和防生物腐蚀的方法。

背景技术

不锈钢(SS)因为它比其他材料抗腐蚀的性能是海洋应用中最广泛使用的工程材料。然而，原始的不锈钢表面仍然容易被海洋生物附着物污染，藤壶等藻类、细菌及其他海洋生物在不锈钢表面易结垢，并在过程中会形成生物膜，而生物膜一旦形成，将造成不锈钢表面的物理退化和生物退化。生物腐蚀是海洋业的棘手问题，导致不锈钢严重的结构破坏，增加燃料消耗和维护费用。因此，不锈钢作为海洋业中应用最为广泛的材料，提高其防污和抗生物腐蚀性能蕴藏着巨大的社会财富，不锈钢的防污和防生物腐蚀技术已成为当今国内外海洋船舶业的朝阳产业。

目前，不锈钢表面性质的改变主要通过物理及化学处理或表面改性的方法，其中化学处理的方法主要是酸洗钝化。该方法具体为：首先将不锈钢表面油垢擦除干净；然后将不锈钢酸洗钝化膏搅拌均匀，在不锈钢外面形成一层保护层，一般是钝化液中的铬形成的铬盐。该方法存在的问题是：钝化液含有重金属盐等有毒试剂，并产生大量的酸碱废液，如不采用妥善的方法予以处理，将对生态环境和人类健康造成严重的污染和危害。表面改性的方法中最常用的防污表面聚合物是聚乙二醇及其衍生物，但是聚乙二醇在复杂介质中容易氧化，因而其长期应用受到了限制。

因此，如何对不锈钢进行表面官能化改性、实现资源的有效利用，是人类社会面临的重要难题之一。

发明内容

本发明针对上述现有不锈钢保护技术的不足，提供了一种在不锈钢表面接枝聚合物改性的方法，该方法具有安全、无毒、高效和环保的优点。

本发明提供了一种利用聚合物官能化不锈钢基底提高抗生物腐蚀和抗污染的方法。该方法采用的是线性或交联聚合物材料修饰在不锈钢表面，该聚合物材料是聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂(P(DMAEMA))以及其引入季铵基团的衍生物。多巴胺在不锈钢表面自聚合用以锚定烷基溴原子转移自由基聚合引发剂，然后甲基丙烯酸二甲基氨乙脂在不锈钢表面进行原子转移自由基聚合，在不锈钢表面接枝线性或交联聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂。此方法官能化的不锈钢在海洋环境中具有良好的防污和防生物腐蚀功能。

一种提高不锈钢板抗海洋生物腐蚀和污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备聚合物官能化不锈钢

首先在已有聚多巴胺涂层的不锈钢表面锚定烷基溴原子转移自由基聚合引发剂，然后在不锈钢表面通过原子转移自由基聚合接枝线性或交联聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂,得到聚合物官能化不锈钢；

(2)聚合物官能化不锈钢模拟应用于海洋环境

将步骤(1)中制得的聚合物官能化不锈钢分别进行咖啡双眉藻附着实验、藤壶金星幼虫沉降实验、对假单胞菌的抗菌活性实验以及表面官能化不锈钢的腐蚀实验；在细菌腐蚀实验中所用培养液都基于过滤海水。

根据本发明所述一种提高不锈钢板抗海洋生物腐蚀和污染的方法，步骤(1)中在不锈钢表面通过原子转移自由基聚合接枝线性或交联聚甲基丙烯酸二甲基氨乙脂后，进一步处理对聚合物官能化后的不锈钢表面聚合物季铵化。

进一步，步骤(1)中制备聚合物官能化不锈钢的方法为：