[发明专利]一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：将羟基封端聚二甲基硅氧烷浇筑在鲨鱼表皮的表面以制作阴模；然后将羟基封端聚二甲基硅氧烷浇筑在阴模表面，分离即得阳模；然后将聚乙烯醇水凝胶加入N‑异丙基丙烯酰胺,混合搅拌后，得到N‑异丙基丙烯酰胺‑聚乙烯醇水凝胶；然后将N‑异丙基丙烯酰胺‑聚乙烯醇水凝胶溶于光引发剂溶液中制成水凝胶/光引发剂共混溶液，将阳模经等离子体清洗处理后，表面喷涂水凝胶/光引发剂共混溶液，在紫外光照射下反应交联，制得。本发明制得的仿鲨鱼表皮的动态防污材料动态防污、防污效果好、制备条件简单且适用范围广。

技术领域

本发明涉及海洋防污技术领域，具体涉及一种仿鲨鱼表皮的动态防污材料及其制备方法。

背景技术

海洋中蕴含着各种各样的丰富资源，人类为了充分有效利用海洋中的各种资源，建造了大量的海洋设施用于海洋资源的开发和利用。例如海上人工钻井平台、海上信号装置、海洋石油集输设备以及海洋渔业设备等。同时，经济贸易的全球化也带动了航运的飞速发展，海上贸易成为全球贸易中最主要的交易方式。然而，海水中存在大量的微生物、植物和动物，这些生物会粘附在轮船、舰艇以及各种海洋设备中造成其表面污染，减少其使用寿命。实际上，任何浸入海洋的设施表面都会被一层海洋生物附着，这些生物不仅包括了各种细菌、浮游微生物、动物还包括海洋中存在的多种藻类。这种表面被海洋生物附着的现象称为海洋生物污损(Marine biofouling)。

目前，海洋污损生物已经达到了4000多种，主要包括海洋细菌、藻类、水螅、海葵、海绵、管栖多毛类、双壳类软体动物、蔓足类甲壳动物、苔藓虫、海鞘等，其中主要污损生物有藤壶、牡蛎、贻贝、盘管虫等种类。海洋生物污损给人类造成了巨大的经济损失，尤其是在航运上。当船舶被海洋生物附着时，会增大与海水之间的摩擦力，从而增大航行的油耗量，进一步产生更多的温室气体。这会使航行中的耗油量增加到40％甚至最大到77％。同时，海洋生物污染也为金属腐蚀创造了条件，导致船体整体结构的破坏。据初步统计，全世界每年仅是与海洋生物腐蚀相关的损害就造成了300-500亿美元的损失。而且，海洋生物污染可能会进一步造成外来物种的“入侵”，这原于海洋生物附着于船底从而进入非原生地对当地的海洋生物造成巨大而潜在的危险。

海洋生物污染不但为人类造成了巨大的困扰，并且造成了高额的经济损失。

因此，解决这一世界性难题，对发展海洋经济有巨大的意义，同时也为海防解决了安全隐患。

中国专利文献CN111363099A公开了一种新型仿生防污材料及其制备方法，该仿生防污材料包括有机硅酯类防污材料和两性离子，所述有机硅酯类防污材料和两性离子中均含有双键，该仿生防污材料以有机硅酯类防污材料作为主体，在加热条件下，通过双键聚合反应接枝上两性离子，形成最终的仿生防污材料。该发明是基于先前合成的含双键有机硅酯类防污材料与含有双键的两性离子结合，构建出一种抗蛋白吸附的新型仿生防污材料。该材料掺入到有机硅涂层配方中以后，在海水环境中，能够在有机硅主体涂层表面与海水界面处形成一层动态的凝胶层，从而实现防污的目的。但该方法本身存在操作步骤繁琐，水化层形成效果不稳定等缺陷。

鲨鱼作为典型海洋防污生物，其独特的鲨鱼鳞片结构具有良好的减阻效果与一定的防污效果。聚二甲基硅氧烷是一类疏水性、透气性和耐候性都较好的材料，其表面能较低，污损生物在其表面粘附后可通过水流剪切冲刷脱落，但处于静态或低流动状态下其表面容易发生生物粘附。除此以外，单一形貌结构表面对于特定大小海洋污损生物具有一定的防污能力，但对于复杂的海洋生物环境防污效果一般。