[发明专利]一种纳米增强的环保型有机硅防污抗菌涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米增强的环保型有机硅防污抗菌涂层，按原料的总重量为100％计，原料组成包括：聚硅氧烷10～50％；季铵盐氟硅聚合物1～20％；催化剂0.05～0.5％；填料0.5～20％；有机溶剂40～85％；季铵盐氟硅聚合物，结构通式如下：式中，R₁与R₃独立地选自H或CH₃，R₂选自C₄F₉、C₆F₁₃、C₁₀F₂₁、N(CH₃)SO₂C₄F₉或N(CH₃)SO₂C₆F₁₃，R₄选自C₁₂H₂₅、C₁₆H₃₃或C₆H₅CH₂，X选自Cl或Br。本发明制备的有机硅防污抗菌涂层具有优异的抗污性能，对环境友好，且具有较高的机械强度，可用于海洋防污、生物医疗领域。

技术领域

本发明属于涂层的技术领域，具体涉及一种纳米增强的环保型有机硅防污抗菌涂层及其制备方法和在海洋防污、生物医疗领域中的应用。

背景技术

有机硅材料具有高生物相容性、低表面能、无毒无味、良好的生理惰性等优点，被广泛应用于海洋防污、生物医疗、纺织、农业、建筑、食品包装等领域。但有机硅材料表面极易生长和繁殖各种有害微生物，造成表面污染，给实际应用带来了诸多问题，因此对聚硅氧烷材料进行防污改性具有重要意义。为了解决有机硅材料在生物医疗、海洋防污等领域应用时表面细菌污染等问题，需要对有机硅材料进行防污改性，以得到具有抑菌防污性能的有机硅防污涂料。

如申请公布号为CN 110218519 A的中国专利文献中公开了一种静态抗污自分层有机硅涂料及其制备方法与应用，该静态抗污自分层有机硅涂料包括A组分和B组分，A组分为硅醇封端聚二甲基硅氧烷50-90份，氟碳酯-抗污单体调聚物1-40份，催化剂01-10份和溶剂0-30份，B组分为5-20份硅酸酯；氟碳酯-抗污单体调聚物由(甲基)丙烯酸氟碳酯、(甲基)丙烯酸酯抗污单体、巯基硅烷偶联剂、引发剂和溶剂配制成。

该技术方案中在有机硅弹性单体基础上引入氟碳酯-抗污单体调聚物，利用该调聚物可富集于涂层的表面，形成自分层涂层；该抗污单体含有的防污官能团可提供持久的无损阻抗能力。但首先，其采用的(甲基)丙烯酸酯抗污单体中，三氯生丙烯酸酯具有防污性，但同时具有生物毒性和生物积累性，大量使用会给生态环境和人类健康带来潜在危害；聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、二甲氨乙基丙烯酸酯、二甲氨乙基甲基丙烯酸酯、羧酸甜菜碱丙烯酸酯、羧酸甜菜碱甲基丙烯酸酯这六类防污效果不佳；苯并异噻唑啉酮丙烯酸酯、苯并异噻唑啉酮甲基丙烯酸酯、溴代吡咯腈丙烯酸酯、溴代吡咯腈甲基丙烯酸酯这四种物质由于其合成复杂、价格较高或水溶性差，限制了其应用；天然辣椒素类抗污剂原料来源受限、提取技术落后，目前仍处于概念阶段或试验阶段。其次，该涂层本体的弹性模量很低，当受到机械外力时容易被破坏，影响其防污效果，缩短其使用周期，因此仅适用于静态防污，在动态条件下应用时，船体表面防污涂层容易受到外力损伤，影响其防污效果。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种纳米增强的环保型有机硅防污抗菌涂层及其制备方法，该有机硅防污抗菌涂层具有优异的抗污性能，对环境友好，且涂层具有较高的机械强度，适用于海洋防污与生物医疗等领域。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种纳米增强的环保型有机硅防污抗菌涂层，按原料的总重量为100％计，原料组成包括：

所述季铵盐氟硅聚合物，结构通式如下式(Ⅰ)所示：