[发明专利]一种可降解型有机硅自抛光型海洋防污材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种可降解型有机硅自抛光型海洋防污材料的制备方法及其应用，该低表面能材料由含硅环状单体、含硅丙烯酸酯类单体、不含硅丙烯酸酯类单体、2‑亚甲基‑1,3‑二氧环庚烷经阴离子聚合而成。本发明主要是通过在主链和侧链上添加硅基使得材料具有低表面能，通过添加杂氧环使得材料能够在水中进行水解，以此达到自抛光效果。将该材料应用在海洋防污领域时，材料的低表面能能够大幅度地降低海洋生物在材料表面的粘附；在此基础上，材料的自抛光作用能够不断释放防污剂杀死附着的海洋生物，并且一定程度上脱除外表面，获得光滑、较新的新表面涂层，最终达到令人满意的海洋防污效果。

技术领域

本发明属于海洋防污涂料领域，涉及一种可降解型有机硅自抛光型海洋防污材料的制备方法及其应用。

背景技术

海洋中存在的大量微生物和海生动植物会粘附在船舶的水下外壳上，使得船只自身质量和表面粗糙程度大幅度上升，大大增加了船舶航行时的阻力。据统计，由海洋污损导致的燃料消耗增加可达40％，而航次总成本增加可达77％。解决海洋生物污损最有效的方式就是涂覆海洋防污涂料。

在过去几十年，含有机锡的自抛光型海洋防污涂料因其广谱、高效的防污能力曾被大量使用，但这些物质在水中稳定且易积累，会对海洋生态链造成较大的破坏因而被禁止使用。因此，近年来国内外开发了一系列环境友好型船舶防污涂料，主要为无锡自抛光防污涂料和低表面能防污涂料。低表面能涂料由于其低表面能特性使生物不易附着，但是单纯的低表面能防污涂料往往只能使海洋生物附着不牢，需要定期清理，并且附着生物一旦长大将很难除去，并且清理过程可能会破坏漆膜，一旦损坏防污性能就将大大降低。而无锡自抛光防污涂料的涂层在海水中通过离子交换作用使得聚合物分解，通过基膜的缓慢消蚀不断露出新表面，以及不断释放无锡防污剂起到防污作用，但是存在静态防污剂渗出率小的问题，即在水流较小的情况下不足以杀死附着于船体的海生生物，而低表面能防污涂料可以依靠自身的低表面能特性使海生物难以在表面附着，即使附着也不牢固，在水流剪切或其他外力作用下很容易脱落。因此，将低表面能防污与自抛光防污相结合能够有效弥补各自缺陷增强防污涂料的防污性能。

发明内容

本发明旨在提供一种环境友好、具有自抛光作用、表面能低、防污作用持久的自抛光型低表面能材料，能够解决现有低表面能防污涂料附着力差、无锡自抛光涂料静态防污性能差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种可降解型有机硅自抛光型海洋防污材料，该材料的分子式如下：

式中：R为-CH₃或-H，R₁为-H或-CH₂CH₂CF₃，R₂为-Si(C₃H₇)₃或-CH₂CH₂CH₂Si(OCH₃)₃或-CH₂CH₂Si(CH₃)₂-(OSi(CH₃)₂)_m-Si(CH₃)₃，其中m为2～49，abc≠0。

其制备方法如下：先用清洗剂清洗反应装置，加入不含硅丙烯酸酯类单体、溶剂和引发剂，在25℃以下引发单体，再加入含硅环状单体，继续反应至少3h后再加入或直接加入含硅丙烯酸酯类单体及2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷单体，反应至少12小时后，加入终止剂结束反应后获得可降解型有机硅自抛光型海洋防污材料。

进一步的，该反应中四种单体中含硅环状单体的质量占比为1-70％、含硅丙烯酸酯类单体的质量占比为1-50％，不含硅丙烯酸酯类单体的质量占比为1-50％，2-亚甲基-1,3-二氧烷单体的质量占比为1-70％。