[发明专利]一种有机硅酯类海洋防污材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种有机硅酯类海洋防污材料及其制备方法，属于海洋环境中对海洋生物污损起防护作用的防污材料及制备领域。本发明的海洋防污材料是通过含有双羟基的有机硅与含有双羧基化合物酯化获得。本发明中含双羟基有机硅材料包括羟基硅油（分子量为500‑10000）和羟丙基硅油（分子量为500‑5000）等；含有双羧基的物质包括衣康酸、琥珀酸和富马酸等。两种物质反应的比例为1：1。该材料中的酯键在海水中能够水解释放出硅油，在有机硅基体材料表面形成一层动态的保护层，从而实现抑制污损生物的附着，达到防污的目的。该类防污材料具有制备简单，成本低廉，环境友好等优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于海洋环境中对海洋生物污损起防护作用的防污材料及制备领域，主要是以含有双羟基有机硅材料与含有双羧基化合物通过酯键结合，制备出在海水环境中能够水解释放硅油的防污材料。该防污材料可应用于海上设施和船舶的污损防护。

背景技术

海洋生物污损对人们从事海洋生产造成严重的危害。首先，海洋生物污损会增加船体的表面粗糙度和航行阻力，增加燃料消耗量和二氧化碳排放量，从而增加了能源消耗并加剧全球温室效应；其次，海洋生物污损能够改变船体和其它海洋设施的表面状态，从而加快其腐蚀速度。据不完全统计，每年全世界因海洋生物污损造成的经济损失达到上百亿美元。随着航运事业的发展和海洋开发活动的日益增加，生物污损带来的问题将越来越多。所以，开发一种新型海洋防污材料对海洋环境保护和降低海洋生产成本具有重要的意义。

目前，有机硅防污材料是依靠材料本身的低表面能性质实现防污，具有环保、长效的发展优势。这引起了人们广泛的研究兴趣，同时也是非常有发展潜力的一类环境友好型防污材料。目前国外已经有成熟的商业化产品。然而，随着商品化有机硅防污材料的应用，这类防污材料的不足也逐渐显现出来。例如，有机硅低表面能防污材料对船舶航行速度具有较强的依赖性，即船舶静态时防污效果较差，而且对硅藻类生物附着的抑制效果较差。因此，仍需进一步研究增强有机硅类防污材料的在静态的防污能力和广谱性。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有有机硅低表面能材料静态防污能力的不足，利用含有双羟基有机硅材料与含有双羧基化合物的酯化作用，设计合成一种在海洋环境中能够水解释放硅油的新型防污材料，提升现有有机硅防污材料的静态防污能力和广谱性。

本发明的设计原理如下：

本发明是利用含有双羟基的有机硅与含有双羧酸的化合物制备一种新型的有机硅防污材料。这类材料是利用酯键具有水解作用而设计的有机硅酯类高分子聚合物，它能在海水环境中水解出硅油，从而在有机硅基体材料表面形成一层硅油层，阻止污损生物的附着，达到防污的目的。该类防污材料具有制备简单，成本低廉，环境友好等优点，具有广阔的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种有机硅酯类海洋防污材料，该防污材料包括含双羟基有机硅与含双羧基化合物，含双羟基有机硅与含双羧基化合物按一定配比在酸性条件下加热发生酯化反应，合成有机硅酯类海洋防污材料；利用酯键具有水解作用而设计的有机硅酯类海洋防污材料，能在海水环境中水解出硅油，从而在有机硅基体材料表面形成一层硅油层，阻止污损生物的附着，达到防污的目的。

方案优选地，所述含双羟基有机硅包括：羟基硅油（分子量为500-10000）、羟丙基硅油（分子量为500-5000）等。

方案优选地，所述含双羧基化合物包括：衣康酸、琥珀酸、富马酸、柠檬酸、间苯二甲酸和乙二酸等。

方案优选地，所述含双羟基的有机硅和含双羧基物质的摩尔比为1:1。

方案优选地，制备方法包括步骤如下：

1）将含双羟基的有机硅和含双羧基化合物按一定配比溶于四氢呋喃中，加入一定量的浓硫酸，60℃油浴反应8-10小时，得到粗产物；