一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用技术

本发明专利技术提供一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用，该涂料由A组份、B组份和C组分按质量比为2‑8:4‑15:1的比例混合而成；其中A组份为防污损材料；其中B组份为硅凝胶水溶液，其为硅凝胶与去离子水按一定配比混合而成；其中C组份为氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂和缓蚀剂；所述氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按一定配比混合而成。本发明专利技术利用铜基材料作为防污损的抑制剂，抑制效率高，可有效抑制海洋污损菌类的生长，具有优异的自修复性能，通过聚合物链和纳米硅颗粒自由基之间的可逆自由基聚合反应达到凝胶的自修复效果，可在同一位点利用动态共价键的动态变化对涂层形成的裂纹实现多次重复修复，并可修复较大尺寸裂缝。

An environment-friendly anti fouling and self repairing gel coating and its synthetic method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用
本专利技术涉及高分子自修复凝胶合成
，具体地说是一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用。
技术介绍
海洋生物对船舶、石油平台、浮标、水下航行器等海洋设施的附着污损会带来一系列严重问题，如使水下结构腐蚀破坏，浮标及航海设施质量增加，设备移动部件失灵，水下管线阻塞等。海洋防生物污损材料因具有抑制海生物附着、性价比高等优点被广泛应用于海洋生物污损防除。市场上现有涂层通常容易受制备工艺影响，导致涂层产生微孔，造成缺陷。甚至，因外界碰撞、划伤等机械因素损伤造成涂层产生细小裂纹，此类裂纹暴露在大气、土壤或海洋等易发生腐蚀的环境中会迅速蔓延，加速涂层的失效。然而，自修复材料技术的发展为海洋智能防污材料的发展提供了新的思路。常见的自修复涂层多为外加型自修复涂层，通过植入微胶囊实现修复目的。这种自修复涂层通常情况下只能在特定位点修复一次。凝胶类修复材料属于可以在特定环境刺激下实现同一位置的多次修复，有效提升涂层的防污损能力，成为众多团队的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：1、本专利技术提供一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，该涂料由A组份、B组份和C组分按质量比为m(A)：m(B)：m(C)＝2-8:4-15:1的比例混合而成；其中A组份为防污损材料；其中B组份为硅凝胶水溶液，其为硅凝胶与去离子水按质量比为m(硅凝胶)：m(H2O)＝1:2-8的比例混合；其中C组份为氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂和缓蚀剂；所述氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按质量比m(交联剂)：m(氧化剂)：m(自由基聚合引发剂)＝1:1-10:10-100比例混合而成，每升C组分中含2-4mg缓蚀剂。可选地，所述防污损材料为纳米铜及铜化合物。可选地，所述硅凝胶为二甲基硅胶、甲基乙烯基硅胶、甲基苯基乙烯基硅胶、氟硅、腈硅胶、苯撑硅胶、苯醚撑硅胶、LudoxTMA、LudoxTM-40、LudoxTM-50、LudoxPG-E中一种或几种。可选地，所述氧化剂为过硫酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾中一种或几种。可选地，所述交联剂为正硅酸乙酯、四甲基乙二胺、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、三甲氧基硅烷中一种或几种。可选地，所述自由基聚合引发剂为过氧化二苯甲酰、二甲基丙烯酰胺、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二碳酸二环己酯、二甲基苯胺中一种或几种。可选地，所述缓蚀剂为氮唑或噻唑类缓蚀剂，包括：甲基苯骈三氮唑、苯骈三氮唑、3-甲基2-噻唑硫酮、5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、5-乙酰氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑中一种或几种。2、本专利技术另提供一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料的合成方法，先合成A组份，然后将A组份、B组份、C组份按质量比为m(A)：m(B)＝2-8:4-15:1的比例混合；具体为：1)合成A组份将铜盐与去离子水按照质量比m(铜盐)：m(去离子水)＝1:50-100比例混合。配置碱液，以30-80滴/min的速度滴加入铜盐溶液中，形成蓝色沉淀；采用离心(4000-8000rpm，4-10min)，洗涤2-3次，得到蓝色沉淀，再加入去离子水分散蓝色沉淀，再次以离心(4000-8000rpm，4-10min)，洗涤2-3次，得到蓝色沉淀；再将蓝色沉淀分散在80-200mL去离子水中，加入抗氧化剂10-20mg，反应1-4h，采用离心(4000-8000rpm，4-10min)，去离子水洗涤2-3次，冷冻干燥20-24h制得最终的铜盐纳米颗粒；2)合成B组份：将硅凝胶与去离子水混合，室温下搅拌转速1000-2000rpm，1-3小时，得到B组份；3)合成C组份：将氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按比例混合，按照每升C组分加入2-4mg缓蚀剂的配比，在室温下搅拌充分混合，得到C组份；4)将A、B、C组份混合，室温机械搅拌均匀，即得环境友好型防污损自修复凝胶涂料。可选地，所述防污损材料为纳米铜及铜化合物。可选地，步骤1)中所述铜盐为碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、碳酸铜。可选地，步骤1)中所述抗氧化剂为茶多酚、生育酚、黄酮类、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚。可选地，所述硅凝胶为二甲基硅胶、甲基乙烯基硅胶、甲基苯基乙烯基硅胶、氟硅、腈硅胶、苯撑硅胶、苯醚撑硅胶、LudoxTMA、LudoxTM-40、LudoxTM-50、LudoxPG-E中一种或几种。可选地，所述氧化剂为过硫酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾中一种或几种。可选地，所述交联剂为正硅酸乙酯、四甲基乙二胺、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、三甲氧基硅烷中一种或几种。可选地，所述自由基聚合引发剂为过氧化二苯甲酰、二甲基丙烯酰胺、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二碳酸二环己酯、二甲基苯胺中一种或几种。可选地，所述缓蚀剂为氮唑或噻唑类缓蚀剂，包括：甲基苯骈三氮唑、苯骈三氮唑、3-甲基2-噻唑硫酮、5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、5-乙酰氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑中一种或几种。3、本专利技术还提供一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料的应用，其特征在于，将所述自修复凝胶涂料涂覆于待保护基材上，25℃-30℃室温下恒温静置6-8小时，即于基材表面形成防污损自修复凝胶涂层。本专利技术的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用，与现有技术相比所产生的有益效果是：1、本专利技术涂料利用铜基材料作为防污损的抑制剂，抑制效率高，有效实现快速长效抑制生物生长的作用。2、本专利技术自修复凝胶成分中通过聚合物链和纳米硅颗粒自由基之间的可逆自由基聚合反应达到凝胶的自修复效果，可在同一位点利用动态共价键的动态变化对待修复的裂纹实现多次重复修复，并可修复较大尺寸裂缝。附图说明附图1是本专利技术实施例一防污损自修复凝胶涂层的扫描电镜照片；附图2是本专利技术实施例一铜绿假单胞菌的抑菌实验；附图3是本专利技术实施例一涂料自修复前后的电化学阻抗谱对比；附图4是本专利技术实施例二防污损自修复凝胶涂料的扫描电镜照片；附图5是本专利技术实施例二铜绿假单胞菌的抑菌实验；附图6是本专利技术实施例二涂料自修复前后的电化学阻抗谱对比。具体实施方式下面结合附图1-6，对本专利技术的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料及其合成方法与应用作以下详细说明。本专利技术的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，该涂料由A组份、B组份和C组分按质量比为m(A)：m(B)：m(C)＝2-8:4-15:1的比例混合而成；其中A组份为防污损材料；其中B组份为硅凝胶水溶液，其为硅凝胶与去离子水按质量比为m(硅凝胶)：m(H2O)＝1:2-8的比例混合；其中C组份为氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂和缓蚀剂；所述氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按质量比m(交联剂)：m(氧化剂)：m(自由基聚合引发剂)＝1:1-10:10-100比例混合而成，每升C组分中含2-4mg缓蚀剂。本专利技术的一种环境友好型防污损自修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，该涂料由A组份、B组份和C组分按质量比为m(A)：m(B)：m(C)＝2‑8:4‑15:1的比例混合而成；其中A组份为防污损材料；其中B组份为硅凝胶水溶液，其为硅凝胶与去离子水按质量比为m(硅凝胶)：m(H2O)＝1:2‑8的比例混合；其中C组份为氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂和缓蚀剂；所述氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按质量比m(交联剂)：m(氧化剂)：m(自由基聚合引发剂)＝1:1‑10:10‑100比例混合而成，每升C组分中含2‑4mg缓蚀剂。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，该涂料由A组份、B组份和C组分按质量比为m(A)：m(B)：m(C)＝2-8:4-15:1的比例混合而成；其中A组份为防污损材料；其中B组份为硅凝胶水溶液，其为硅凝胶与去离子水按质量比为m(硅凝胶)：m(H2O)＝1:2-8的比例混合；其中C组份为氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂和缓蚀剂；所述氧化剂、交联剂、自由基聚合引发剂按质量比m(交联剂)：m(氧化剂)：m(自由基聚合引发剂)＝1:1-10:10-100比例混合而成，每升C组分中含2-4mg缓蚀剂。2.根据权利要求1所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述防污损材料为纳米铜及铜化合物。3.根据权利要求1或2所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述硅凝胶为二甲基硅胶、甲基乙烯基硅胶、甲基苯基乙烯基硅胶、氟硅、腈硅胶、苯撑硅胶、苯醚撑硅胶、LudoxTMA、LudoxTM-40、LudoxTM-50、LudoxPG-E中一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾中一种或几种。5.根据权利要求1或2所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述交联剂为正硅酸乙酯、四甲基乙二胺、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷、三甲氧基硅烷中一种或几种。6.根据权利要求1或2所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述自由基聚合引发剂为过氧化二苯甲酰、二甲基丙烯酰胺、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二碳酸二环己酯、二甲基苯胺中一种或几种。7.根据权利要求1或2所述的一种环境友好型防污损自修复凝胶涂料，其特征在于，所述缓蚀剂为氮唑或噻唑类缓蚀剂，包括甲基苯骈三氮唑、苯骈三氮唑、3-甲基2-噻唑硫酮、5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，陈守刚，李文，窦雯雯，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37