一种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料及其方法与应用技术

本发明专利技术属于海洋防污材料技术领域，公开了一种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料及其方法与应用。所述防污材料主要由以下按重量百分比计的原料制备而成：羟基或氨基封端的聚硅氧烷40％～95％，二异氰酸酯和扩链剂5％～60％；其中二异氰酸酯/(羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂)的摩尔比为(1.0～1.3)：1。所制备的防污材料具有粘结强度高，机械性能好，耐久性好，耐划伤的特点，还具有简易的自修复性能和良好的可重涂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋防污材料
，特别涉及一种具有自修复、可重涂性能的有 机硅聚氨酯/聚脲防污材料及其制备方法与应用。
技术介绍
海洋中生长着大量海洋生物，它们能够附着在海水中任何未经特殊处理的物体表 面，比如船舶、海上采油平台等海工装备的浸水表面，形成生物污损。生物污损能够增大船 舶的行进阻力，降低船舶的航行速度，增加燃料消耗，降低船舶的机动灵活性，导致巨大的 经济损失。另外，海洋生物及其代谢产物会不断侵蚀船舶和海洋构筑物的防腐涂层，造成海 洋防腐涂层的服役期缩短甚至失效，导致船舶和海洋构筑物的腐蚀破损，降低使用寿命，增 加维护成本，增加安全隐患。尤其，对于军事船舶，生物污损会严重影响战斗力和机动灵活 性。目前，涂装防污涂料依然是解决生物污损最常用的方法。现有的自抛光防污涂料，能有 效地防止海洋生物的附着，但普遍含有氧化亚铜、有机杀生剂等，在毒杀海洋污损生物的同 时，也会直接或间接的对其它非目标生物造成严重影响，影响海洋生态环境，污染海洋水环 境。因而，这种防污涂料会被逐渐限制使用甚至禁止使用。因此，近来发展了无毒的、环境 友好型有机硅污损脱附型防污涂料，允许污损生物在其表面生长，但这类防污涂料具有的 低表面能和低的弹性模量，使得污损生物附着不牢固。在船舶航行过程中，污损生物会被水 流冲掉。但是，由于传统有机硅涂层的低弹性模量，在实际应用中，发现船舷部位的涂层容 易被锚等尖锐工具刮伤而提前失效。因此，迫切需要一种既具有优异的防污性能，又有良好 的耐久性，即使被划伤，也能进行自行修复的防污材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种自修复有机硅聚氨酯/聚 脲防污材料。所述防污材料既具有优异防污功能，又具有强的粘结强度以及良好机械性能， 并且在遭受划伤时能够自行修复。在有机硅聚氨酯/聚脲防污材料中，有机硅赋予材料表 面低表面能及低弹性模量的性质，而污损生物在低表面能、低弹性模量的表面上难以附着 或附着不牢固，因此，实现材料显著的防污功效；聚氨酯/聚脲既可增强防污材料与基质材 料的粘结强度，又具有良好的机械性能，增强涂层的耐久性。另外，本专利技术的有机硅聚氨酯 /聚脲防污材料还具有良好的自修复性能和重涂性能。 本专利技术的另一目的在于提供上述有机硅聚氨酯/聚脲防污材料的制备方法。 本专利技术的再一目的在于提供上述有机硅聚氨酯/聚脲防污材料的应用。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现： -种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料，主要由以下按重量百分比计的原料制 备而成： 羟基或氨基封端的聚硅氧烷40%~95% 二异氰酸酯和扩链剂 5%~60%; 其中二异氰酸酯八羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂）的摩尔比为（1.0~ 1. 3) :1〇 所述自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料优选以下按重量百分比计的原料制备 而成： 羟基或氨基封端的聚硅氧烷60%~90% 二异氰酸酯和扩链剂 10 %~40 %; 其中二异氰酸酯八羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂）的摩尔比为（1.0~ 1. 3) :1〇 所述扩链剂的用量可以为零；若使用扩链剂，则其用量通过总的羟基或氨基的摩 尔数与总的异氰酸基摩尔数相等来确定。 所述羟基或氨基封端的聚硅氧烷的通式如下： 其中，&、R2代表甲基或苯基，Rp私可以相同，也可以不同；R 3代表有0到6个碳 原子的线性的二价烷基基团或者烷基醚，心代表羟基（-OH)或氨基（-NH2)。 所述羟基或氨基封端的聚硅氧烷的的分子量为800~10000,优选1000~5000。 所述羟基或氨基封端的聚硅氧烷为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二羟 基丙基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二羟基乙基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二羟基丁基聚二甲 基硅氧烷、α，ω-二羟基戊基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二羟基己基聚二甲基硅氧烷、α， ω-二羟基丙基乙基醚聚二甲基硅氧烷；α，ω-二氨基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二氨基丙 基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二氨基乙基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二氨基丁基聚二甲基硅氧 烧、α，ω-二氨基戊基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二氨基己基聚二甲基硅氧烷；α，ω-二轻 基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二羟基丙基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二羟基乙基聚甲基苯 基硅氧烷、 α，ω_ ^羟基丁基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω _ ^羟基戊基聚甲基苯基硅氧烷、 α，ω-二羟基己基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二氨基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二氨基 丙基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二氨基乙基聚甲基苯基硅氧烷、α，ω-二氨基丁基聚甲基 苯基硅氧烷、α，ω-二氨基戊基聚甲基苯基硅氧烷或α，ω-二氨基己基聚甲基苯基硅氧 烷的一种以上。 所述扩链剂为低分子二元醇、低分子二元胺、2, 2-二羟甲基丙酸、N-甲基二乙醇 胺、乙二胺基乙磺酸钠或二乙烯三胺中的一种以上；所述低分子二元醇为碳原子数为2~ 10的脂肪二醇中的至少一种；所述低分子二元胺为碳原子数为2~10的脂肪二胺中的至 少一种。 所述低分子二元醇为乙二醇、1，4-丁二醇或1，3-丙二醇中的至少一种；所述低分 子二元胺为乙二胺、1，4-丁二胺或1，6-己二胺中的至少一种。 所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)、赖氨酸二异氰酸酯（LDI)、甲苯 二异氰酸酯（TDi)、六亚甲基二异氰酸酯（HDi)、异佛尔酮二异氰酸酯（iroi)或二环己基甲 烷二氰酸酯（HMDI)的一种以上。 所述自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料的制备方法为一步法本体聚合、两步法 本体聚合、一步法溶液聚合或两步法溶液聚合的一种。 所述一步法本体聚合具体是指：向装有羟基或氨基封端的聚硅氧烷的容器进行加 热抽真空以除去小分子低沸物，然后关闭真空，充入惰性气体，降温至5~120°C，加入二异 氰酸酯、扩链剂，搅拌，混合均匀，继续反应2~8h，出料。所述加热抽真空的温度为120°C， 加热抽真空的时间为2h。 所述两步法本体聚合具体是指：向装有羟基或氨基封端的聚硅氧烷的容器进行加 热抽真空以除去小分子低沸物，然后关闭真空，充入惰性气体，降温至5~120°C，加入二异 氰酸酯，反应2~8h，出料；或者加入二异氰酸酯反应10~50min，然后加入扩链剂，继续 反应2~8h，出料。所述加热抽真空的温度为120°C，加热抽真空的时间为2h。 所述一步法溶液聚合具体是指：向装有羟基或氨基封端的聚硅氧烷的容器进行加 热抽真空以除去小分子低沸物，关闭真空，充入惰性气体，降温至5~120°C，加入有机溶 剂，二异氰酸酯、扩链剂，搅拌混合均匀，反应2~8h，出料。 所述两步法溶液聚合具体是指：向装有羟基或氨基封端的聚硅氧烷的容器进行加 热抽真空以除去小分子低沸物，然后关闭真空，充入惰性气体，降温至5-120°C，加入有机溶 剂，搅拌溶解；然后，加入二异氰酸酯，继续搅拌反应2~8h，出料；或加入二异氰酸酯后，反 应10~50min，再加入扩链剂，继续搅拌反应2~8h，出料。 所述本体聚合和溶液聚合中加入扩链剂后，反应温度为5~120°C ;聚合反应是在 惰性气体氛围优选无水分的惰性气体（如氮气或氩气）环境下进行的，确保较佳的重复性。 所述溶液聚合的有机溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁 醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复有机硅聚氨酯/聚脲防污材料，其特征在于：主要由以下按重量百分比计的原料制备而成：羟基或氨基封端的聚硅氧烷   40％～95％二异氰酸酯和扩链剂         5％～60％；其中二异氰酸酯/(羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂)的摩尔比为(1.0～1.3)：1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张广照，马春风，刘超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44