本发明专利技术公开了一种能自修复的超疏水复合材料、其制备方法和用途，该复合材料的结构通式为：APA/M‑PD/APA@HMS，其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指HMS负载有APA，上述的M指能粘附在PD上的防污剂。本发明专利技术提供的制备方法操作简便，原料来源丰富，适合于规模化生产，制备的APA/M‑PD/APA@HMS用作涂料添加剂，能使得涂层具有超疏水性、防污性、自修复性，且具有持久性，能用于涉海材料的防护涂层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超疏水复合材料，具体来说，涉及一种能自修复的超疏水复合材料、其制备方法和用途。
技术介绍
海洋生物对涉海材料的附着与腐蚀已成为严重影响海洋设施服役性能的全球性问题。作为近些年兴起的一种防污概念——超疏水仿生涂层，是新型环境友好型防污涂层研究领域中最为活跃的一类，它可以替代目前应用较多的对环境有害的传统防污涂料，可以使其应用领域得到很大程度的扩展，发展前景非常广阔。这类涂层通常是通过模拟荷叶、鲨鱼皮等动植物表面，利用疏水材料构建表面微纳米级粗糙结构或者在粗糙多孔材料表面修饰低表面能物质，以改变材料表面的物理结构和化学性质，使得材料具有超疏水的特性，达到抑制污损生物附着的目的。虽然超疏水材料在防污领域呈现出了优异的性质以及巨大的应用前景，但在实际应用方面却受到了很大的限制，其主要原因，首先在于常规的微纳米分级粗糙表面构筑方法（如，化学刻蚀、等离子体处理、气相沉积和电化学法沉积等方法），过于复杂，工艺要求太高，不利于大规模生产；其次，由于在实际应用中这些改性的超疏水表面粗糙结构，在受到磨损或破坏时大多没有自我修复功能，其表面粗糙的微纳米分级结构在受到摩擦时，其局部尖锐凸起结构容易被破坏，造成微纳米分级结构消失而难以维持良好的机械稳定性；再者，若在相对静止的海洋环境中，单纯依靠涂层超疏水性能还不足以达到完全抑制生物附着的目的，还需协同其他技术。因此，研究一种具有乃持久性、可自修复性和适合规模化生产等特点的超疏水材料意义重大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超疏水复合材料，其能自修复、具有防污性、超疏水性及持久性，适合规模化生产，能用于海洋环境。为达到上述目的，本专利技术提供了一种能自修复的超疏水复合材料、其制备方法和用途一种能自修复的超疏水复合材料，该复合材料的结构通式为：APA/ M-PD/APA@HMS，其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指HMS负载有APA，所述的M指能粘附在PD上的防污剂。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，该复合材料是在负载APA的HMS上形成聚多巴胺膜，再负载防污剂M，再与APA混合形成带烷基疏水链的聚合物膜制得。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，该复合材料中防污剂M与APA@HMS质量比例为0.4%~1%。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，所述的APA选择十二胺、十四胺、十六胺或十八胺中的任意一种或任意两种以上的混合。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，所述的SiO2微球选用纳米级球形颗粒，其粒径为200 nm~500 nm。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，所述的SiO2微球选用微米级球形颗粒，其粒径为2μm~5μm。上述的能自修复的超疏水复合材料，其中，所述的防污剂是指纳米银颗粒、纳米氧化亚铜、纳米二氧化钛、及氧化石墨烯中的任意一种或任意两种以上的混合物。本专利技术还提供了一种根据上述的能自修复的超疏水复合材料的制备方法，该方法包含以下步骤：步骤1，负载APA：将HMS 与APA、常规有机溶剂混合，干燥，得到负载APA的HMS微球粉末APA@HMS；步骤2，负载防污剂，其包含：步骤2.1，将APA@HMS与多巴胺在碱性条件下混合，使其微球表面形成聚多巴胺薄膜，得到PD/APA@HMS；步骤2.2，向PD/APA@HMS中加入防污剂M，搅拌形成载M聚多巴胺薄膜包覆的APA@HMS微球M-PD/APA@HMS；步骤3，将M-PD/APA@HMS与 APA混合，使其表面生成带有烷基疏水链的聚合物膜，得到载防污剂的可自修复超疏水微球APA/ M-PD/APA@HMS；其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指HMS负载有APA，所述的M指能粘附在PD上的防污剂。上述的能自修复的超疏水复合材料的制备方法，其中，所述的HMS为中空介孔SiO2微球，所述的SiO2微球选用纳米级球形颗粒或微米级球形颗粒；所述的APA选择十二胺、十四胺、十六胺或十八胺中的任意一种或任意两种以上的混合；所述的M是指纳米银颗粒、纳米氧化亚铜、纳米二氧化钛、及氧化石墨烯中的任意一种或任意两种以上的混合物；M与APA@HMS质量比例为0.4%~1%。本专利技术还提供了一种上述的能自修复的超疏水复合材料的用途，其中，该复合材料APA/ M-PD/APA@HMS能用作自修复的超疏水仿生涂层。上述的用途，其中，所述的自修复的超疏水仿生涂层的制备方法为：将APA/ M-PD/APA@HMS纳米级微球与微米级微球以质量1：1混合，再与油性涂料混合，经涂饰形成自修复的超疏水仿生涂层。上述混合的目的是为了使涂层表面形成多尺度粗糙结构，以实现超疏水性能，经实验混合的比例最佳为以质量比计1:1。本专利技术制备的超疏水复合材料用作涂料添加剂，能使得涂层具有超疏水性、防污性、自修复性，且具有持久性，能用于涉海材料的防护涂层。附图说明图1是 本专利技术的一种能自修复的超疏水复合材料制备方法的反应原理图。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提供的一种能自修复的超疏水复合材料，其负载有纳米防污剂，并具有可自修复功能的超疏水表面。该复合材料的结构通式为：APA/ M-PD/APA@HMS，其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指HMS负载有APA，所述的M指能粘附在PD上的防污剂；APA@HMS中的APA含量取决于HMS内部中空空间的大小；M与APA@HMS质量比例优选为0.4%~1%。该复合材料APA/ M-PD/APA@HMS是在负载APA的HMS上形成聚多巴胺膜，再负载防污剂M，再与APA混合形成带烷基疏水链的聚合物膜制得。如图1所示为本专利技术的超疏水复合材料的制备原理，该超疏水复合材料的制备步骤如下：步骤1：绿色环保型纳米防污剂的准备。凡是绿色为环保型无机纳米防污剂都可以作为本方法中的添加剂，如纳米银颗粒、纳米氧化亚铜、纳米二氧化钛、及氧化石墨烯中等，应用在本方法中。本案例以纳米银为例，其制备过程是以AgNO3为前驱体，水解酪蛋白为还原剂，在碱性条件下制备出一批粒径为10~20nm的纳米银颗粒。步骤2，中空介孔SiO2微球（HMS）的制备。购买尺寸大小分别为200 nm~500 nm和2μm~5μm球形单分散实心SiO2微球为模板，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂，在碱性条件下，以TEOS（四乙基原硅酸盐）为硅源形壳，再煅烧去除表面活性剂模板，最后加以碳酸钠选择性刻蚀实心SiO2，形成具有空中结构的HMS，其粒径大小由加入的实心SiO2决定。步骤3，载银可自修复超疏水微球制备。首先取上述合成的HMS，负载带有长碳链的烷基伯胺（APA，如十八胺等），得到负载APA的HMS微球（APA@HMS）；其次，将上述微球与多巴胺在碱性条件（pH = 8.5）下混合，使其微球表面形成聚多巴胺薄膜，然后在磁力搅拌的条件下，加入纳米级银颗粒，以形成载银聚多巴胺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，该复合材料的结构通式为：APA/ M‑PD/APA@HMS，其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指负载有APA的HMS，所述的M指能粘附在PD上的防污剂。
【技术特征摘要】
1.一种能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，该复合材料的结构通式为：APA/ M-PD/APA@HMS，其中，APA为带有C大于等于12的长碳链的烷基伯胺，PD为聚多巴胺，HMS为中空介孔SiO2微球，APA@HMS是指负载有APA的HMS，所述的M指能粘附在PD上的防污剂。2.如权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，该复合材料是在负载APA的HMS上形成聚多巴胺膜，再负载防污剂M，再与APA混合形成带烷基疏水链的聚合物膜制得。3.如权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，该复合材料中防污剂M与APA@HMS质量比例为0.4%~1%。4.如权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，所述的APA选择十二胺、十四胺、十六胺或十八胺中的任意一种或任意两种以上的混合；所述的防污剂M是指纳米银颗粒、纳米氧化亚铜、纳米二氧化钛、及氧化石墨烯中的任意一种或任意两种以上的混合物。5.如权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，所述的SiO2微球选用纳米级球形颗粒，其粒径为200 nm~500 nm。6.如权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料，其特征在于，所述的SiO2微球选用微米级球形颗粒，其粒径为2μm~5μm。7.一种根据权利要求1所述的能自修复的超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤1，负载APA：将HMS 与APA、常规有机溶剂混合，干燥，得到负载APA的HMS微球粉末APA@HMS；步骤2，负载防污剂，其包含：步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：董耀华，董丽华，谭微，刘涛，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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