一种新型仿生防污材料及制备方法技术

本发明专利技术提供一种新型仿生防污材料及制备方法，属于防污材料领域，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。本发明专利技术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。该仿生防污材料具有防污性能好，环境友好，制备方法简单等优点，在海洋防污领域具有很大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型仿生防污材料及制备方法
本专利技术属于海洋环境中对海洋生物污损起防护作用的防污材料及制备领域，主要是在前期合成的有机硅酯类防污材料基础上，通过双键聚合与具有抗蛋白性的两性离子结合，制备出新型仿生防污材料，该仿生防污材料主要是针对船体表面进行污损防护。
技术介绍
海洋生物污损会增加船体的表面粗糙度和航行阻力，增加燃料消耗量和二氧化碳排放量，从而增加了能源消耗并加剧全球温室效应；海洋生物污损改变了船体和其它海洋设施的表面状态，从而加快了其腐蚀速度；据不完全统计，每年全世界因海洋生物污损造成的经济损失达到上百亿美元。随着航运事业的发展和海洋开发活动的日益增加，生物污损带来的问题将越来越多。所以开发一种新型仿生防污材料对海洋环境的保护有着重要的意义。鱼类在海洋中长期生存，其表面并未被污损生物所附着，是因为鱼的表皮能够持续不断的分泌粘液覆盖在生物体表面，在水流的作用下会形成一个动态表面，污损生物很难识别，难以附着。而污损生物大多是通过生物体内分泌的黏附蛋白附着在材料表面，所以阻断生物黏附蛋白在材料表面上的黏附就可以有效实现材料的防污。因此，材料的抗蛋白吸附能力就成为了材料防污的一个重要的评价指标。本专利技术是在有机硅酯类防污材料（专利号：201911127466.7）基础上进行优化而得到一种更高效的海洋仿生防污材料，利用有机硅酯类防污材料的双键与两性离子的双键进行聚合制备出新型仿生防污材料。两性离子因其具有抗蛋白性能、水化能力强且不易受溶液pH值影响，使两性离子的热稳定性较好，大部分为亲水性物质，通常吸水后变为胶状，具有良好的抗蛋白效果。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种新型仿生防污材料及制备方法，利用已制备出有机硅酯类防污材料与两性离子通过双键聚合反应制备新型仿生防污材料，对海洋船体表面等关键部件进行有效地污损防护。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：以先前制备的有机硅酯类防污材料作为主体，通过双键聚合反应接枝上两性离子，其中两性离子的种类和接枝密度具有一定的可调控性。此类仿生防污材料具有制备简单，成本低廉，环境友好，防污性能好等优点，在海洋防污领域具有重要的应用前景。1、本专利技术提供一种新型仿生防污材料，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。方案优选地，所述两性离子包括磺酸基甜菜碱（SBMA）、羧酸甜菜碱（CBMA）和磷酰胆碱（PC）。方案优选地，所述有机硅酯类防污材料与两性离子的质量比为1.5-10：1。方案优选地，所述有机硅酯类防污材料包括含双羟基有机硅与含双羧基化合物，含双羟基有机硅与含双羧基化合物按一定配比在酸性条件下加热发生酯化反应，合成有机硅酯类海洋防污材料；利用酯键具有水解作用而设计的有机硅酯类海洋防污材料，能在海水环境中水解出硅油，从而在有机硅基体材料表面形成一层硅油层，阻止污损生物的附着，达到防污的目的。2、本专利技术另提供一种新型仿生防污材料的制备方法，先将有机硅酯类防污材料和两性离子分别溶于适量二氯甲烷和甲醇中，且有机硅酯类防污材料与两性离子质量比值为1.5-10：1，加入一定量的过硫酸铵，加热，得到产物用水或甲醇离心3-4次，制得最终产物。方案优选地，制备步骤包括如下：1）将有机硅酯类防污材料和适量二氯甲烷加入装有磁力搅拌器和回流冷凝管的三口瓶中搅拌，使防污材料完全分散在溶液中，形成乳液；2）将两性离子溶于适量甲醇中，混合均匀后倒入恒压滴液漏斗中；3）将1%(按体系质量计)过硫酸铵配成水溶液加入另一恒压滴液漏斗中；4）缓慢滴加两性离子溶液和过硫酸铵溶液，控制滴加速度约在30min内加完，50-70℃油浴反应6-9h；5）反应停止后，待反应液降至室温，向反应液中加入甲醇，使聚合物析出，甲醇或水离心3-4次，移至烘箱50-70℃干燥24h。本专利技术的一种新型仿生防污材料及制备方法与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术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。该仿生防污材料具有防污性能好，环境友好，制备方法简单等优点，在海洋防污领域具有很大的应用潜力。附图说明为了更清楚地描述本专利技术一种新型仿生防污材料及制备方法的工作原理，下面将附上简图作进一步说明。附图1是本专利技术实施例一所合成的仿生防污材料的红外光谱图；附图2是对实施例一仿生防污材料的抗蛋白性能进行测试图；附图3是对实施例一仿生防污材料的抗硅藻吸附的性能图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的一种新型仿生防污材料，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。上述两性离子包括磺酸基甜菜碱（SBMA）、羧酸甜菜碱（CBMA）和磷酰胆碱（PC）。上述有机硅酯类防污材料与两性离子的质量比为1.5-10：1。上述有机硅酯类防污材料为前期合成防污材料（专利号：201911127466.7），包括含双羟基有机硅与含双羧基化合物，含双羟基有机硅与含双羧基化合物按一定配比在酸性条件下加热发生酯化反应，合成有机硅酯类海洋防污材料；利用酯键具有水解作用而设计的有机硅酯类海洋防污材料，能在海水环境中水解出硅油，从而在有机硅基体材料表面形成一层硅油层，阻止污损生物的附着，达到防污的目的。上述新型仿生防污材料的制备方法，先将有机硅酯类防污材料和两性离子分别溶于适量二氯甲烷和甲醇中，且有机硅酯类防污材料与两性离子质量比值为1.5-10：1，加入一定量的过硫酸铵，加热，得到产物用水或甲醇离心3-4次，制得最终产物。制备步骤包括如下：1）将有机硅酯类防污材料和适量二氯甲烷加入装有磁力搅拌器和回流冷凝管的三口瓶中搅拌，使防污材料完全分散在溶液中，形成乳液；2）将两性离子溶于适量甲醇中，混合均匀后倒入恒压滴液漏斗中；3）将1%(按体系质量计)过硫酸铵配成水溶液加入另一恒压滴液漏斗中；4）缓慢滴加两性离子溶液和过硫酸铵溶液，控制滴加速度约在30min内加完，50-70℃油浴反应6-9h；5）反应停止后，待反应液降至室温，向反应液中加入甲醇，使聚合物析出，甲醇或水离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型仿生防污材料，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型仿生防污材料，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的一种新型仿生防污材料，其特征在于，所述两性离子包括磺酸基甜菜碱（SBMA）、羧酸甜菜碱（CBMA）和磷酰胆碱（PC）。


3.根据权利要求1或2所述的一种新型仿生防污材料，其特征在于，所述有机硅酯类防污材料与两性离子的质量比为1.5-10：1。


4.根据权利要求1或2所述的一种新型仿生防污材料，其特征在于，所述有机硅酯类防污材料包括含双羟基有机硅与含双羧基化合物，含双羟基有机硅与含双羧基化合物按一定配比在酸性条件下加热发生酯化反应，合成有机硅酯类海洋防污材料；利用酯键具有水解作用而设计的有机硅酯类海洋防污材料，能在海水环境中水解出硅油，从而在有机硅基体材料表面形成一层硅油层，阻止污损生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙智勇，王光耀，蔺存国，高海平，郑纪勇，张金伟，王利，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37