[发明专利]一种高耐盐防污减阻涂层的制备方法

说明书

本发明属于海洋节能技术领域，涉及一种海洋工程用防污减阻涂料，具体涉及一种高耐盐防污减阻涂层的制备方法。本发明以结缕草属植物的叶片、农作物叶片与麦麸为原料制得混合基料，再加入里氏木酶菌发酵制得氧化反应产物，然后将氧化反应产物与柠檬酸、马来酸酐等助剂混合振荡，最后将改性混合乳液与丙烯酸类、水、乙醇等助剂混合搅拌即得高耐盐防污减阻涂层，结缕草属植物叶片的纤维成分能抑制盐分的渗透，加强涂层的耐盐性能，利用盐酸、磷酸对纤维成分进行腐蚀修饰，随后引入铝离子、镍离子，使金属离子络合于纤维之上，屏蔽海水内盐分阳离子的渗透，同时将氧化石墨烯引入植物纤维中，起到杀菌消毒的作用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于海洋节能技术领域，涉及一种海洋工程用防污减阻涂料，具体涉及一种高耐盐防污减阻涂层的制备方法。

背景技术

舰船、潜艇等水下设施长期浸没在海水中，不仅受到海水的腐蚀，船体表面还易附着贝壳及海藻等海洋生物，遭受海洋附着物的污损。海洋生物污损会导致船体表面粗糙度增大，致使船舶航行阻力增加、航速降低、燃油消耗增大；海洋生物的附着和污损还会导致船体表面的清理难度增加、船舶维护周期缩短、维护成本增加；此外，海洋设备或设施上附着海洋生物时，生物的新陈代谢及其分泌物还会覆盖或破坏设备原有表面，加剧腐蚀破坏。降低水面舰艇和水下航行体航行过程中受到的阻力，可以减少航行能量消耗，也可以大幅度提高航行速度，对解决能源问题、保护环境以及提高舰艇性能，有着重要意义。

防污减阻功能材料对于实现节能降耗具有重要的意义。在物体表面涂覆一层高分子疏水减阻材料能够有效降低阻力，流体经过疏水表面时，产生了壁面滑移，使得边界面上的速度梯度减小，从而减小了边界上的剪切力，实现了减阻效果。

目前的减阻手段主要包括仿荷叶的低表面能超疏水涂层，仿海豚的柔性涂层，以及仿粘液的高分子涂层等等。然而，这些减阻涂层应用于海洋系统的前提是需要有良好的防污效果。目前广泛应用的防污减阻材料多是在涂层中加入有毒或刺激性物质如有机锡、氧化亚铜、辣素等。然而一些有毒物质在杀死海洋污损生物的同时，也会对其他鱼类、贝类等造成影响，还有可能进入食物链，成为影响人类健康和全球生态的安全隐患，这些有毒物质有的已经被禁用。

目前，人们在超疏水防污减阻方面取得了一些成果。如，中国专利申请CN201310267798.1一种超疏水纳米涂料及其制备方法，超疏水表面形成的前提是空气能够稳定的吸附在微纳米尺度的空隙内，然而在海水浸泡下吸附的空气难以长期稳定存在，孔隙被海水浸润后反而可能形成亲水表面，影响期减阻效果。如中国专利CN201410161871.1公开了由聚氨酯、有机溶剂和3-氨丙基三乙氧基硅烷及聚四氟乙烯粉等组成的超疏水涂料，通过表面吸附微小空气气泡达到减阻效果，然而在海水浸泡下吸附的空气气泡难以长期稳定附着，孔隙被海水浸润后逐步丧失减阻效果。又如中国专利CN201510216575.1公开了包括阳离子型聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、二甲苯、丙烯酸树脂或氟碳树脂等组分的环保型防污减阻复合功能涂料，短期内具有减阻防污效果，但是组分中同时包含亲水组分和疏水组分，且组合方式只是简单的共混，并未形成化学键接，在使用过程中，聚丙烯酰胺等亲水组分易溶解脱落，丧失减阻防污效果。

综上所述，现有的防污减阻涂层技术依然存在如下突出问题：（1）工艺复杂，难以规模化应用；（2）涂层表面海水浸泡下吸附的空气气泡难以长期稳定附着，涂层结构不稳定，减阻效果衰减迅速，长期使用影响减阻效果；（3）涂层中有效组分迁移流失迅速，难以解决，效率低，难以实现大规模涂装；（4）涂层中有毒有害成分易迁移至水体中，污染环境；（5）大部分的减阻技术或受制于传统的加工手段，或仅限于低流速和微流道的使用条件，都无法得到广泛的工业应用。此外还存在价格昂贵，固化温度高，涂层与基体的附着力差的缺陷，限制了使用范围。

因此，制备出一种防污减阻效果好、加工工艺简单、成本低廉的防污减阻涂层具有重要意义。

发明内容