一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯及其制备方法、用途技术

本发明专利技术属于海洋防污技术领域，涉及一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯及其制备方法、用途。一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯，其分子链由软段组分和硬段组分组成；分子链的硬段组分带有聚二甲基硅氧烷侧链。采用本发明专利技术提供的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯可以制备出具有表面润滑油高度稳定的固态超滑表面防污涂层，通过化学键接枝的侧链聚二甲基硅氧烷赋予涂层更长久的防治海洋生物污损的性能；同时该聚氨酯的制备方法简单，反应条件温和高效。反应条件温和高效。反应条件温和高效。

【技术实现步骤摘要】
一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯及其制备方法、用途


[0001]本专利技术属于海洋防污
，涉及一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯及其制备方法、用途。

技术介绍

[0002]海洋腐蚀与生物污损问题严重制约着海洋产业的健康发展。海水中的海洋微生物在船舶和水下结构物的表面上附着后产生海洋生物污损，从而造成船体和结构物表面的损坏并加速金属结构的腐蚀，严重影响其安全性。据统计，每年因微生物导致的金属腐蚀的经济损失占所有金属腐蚀损失的20％，因此抑制微生物的附着成为防止海洋腐蚀及生物污损的关键，而防止微生物附着最简便最直接的办法就是使用防污涂层。
[0003]目前针对海洋生物污损的防护方法主要有三种，一是物理防污法(电催化、紫外照射、机械臂刮除等)去除已附着的微生物，但该方法需要复杂的设备和繁琐的维护保养，限制了其进一步应用；二是化学杀生剂防污法，是目前应用较多的防污方法，然而该方法所释放的毒性物质通常会对周边环境造成不良影响，不利于海洋生态的可持续发展；三是仿生防污法，即通过模仿生物系统的功能和行为，开发一系列环境友好型的防污技术。随着研究的不断进步，各种类别的防污涂层材料不断的出现，各种新型高效环保型防污涂层相继被研发出来。仿生(猪笼草)超滑表面因具有良好的防污性能而受到了广泛的关注，大量研究表明了该类涂层不释放有毒物质且能够有效阻止微生物的附着，但该表面的润滑油膜在水下环境中易发生流失，从而使其防污能力受到很大的影响，如何确保防污能力的长效性是仿生超滑涂层在实用当中亟待解决的技术问题。因此，制备具有润滑油高度稳定的仿生超滑防污涂层对提高涂层防污性能及丰富防污涂层种类都具有一定的现实意义。

技术实现思路

[0004]针对现有的海洋防污涂层存在的缺陷，本专利技术提供一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯及其制备方法、用途，利用该侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯材料，可以制备具有润滑油高度稳定的仿生超滑防污涂层。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯，其分子链由软段组分和硬段组分组成；其中，分子链的硬段组分带有聚二甲基硅氧烷侧链。
[0006]进一步地优选地，所述软段组分为双羟基封端聚二甲基硅氧烷、双氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任一种；硬段组分为二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6
‑
己基二异氰酸酯中的任一种或两种以上任意比例的混合。
[0007]本专利技术还进一步提供了所述侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯的制备方法，包括：
[0008]向预先经过三次反复抽真空
‑
烘烤
‑
充氮气操作的单口瓶中加入一定量干燥过的正己烷/四氢呋喃混合溶剂，然后将适量六甲基环三硅氧烷经密封注射器注入上述溶液中，后将反应瓶置于20℃恒温水浴中恒温半小时，六甲基环三硅氧烷与溶剂的摩尔比为0.001
‑
1000；
[0009]恒温后加入预定量的引发剂正丁基锂，六甲基环三硅氧烷与正丁基锂的摩尔比为1
‑
10000，在20℃条件下反应3.5h后加入过量二甲基氯硅烷终止反应。沉降干燥后置于真空烘箱40℃烘干至恒重，得分子链末端为硅氢键的聚二甲基硅氧烷均聚物；
[0010]在惰性气体保护下，向干燥的反应器中加入上述末端为硅氢键的聚二甲基硅氧烷均聚物，带有碳碳双键的小分子二醇，铂催化剂和有机溶剂，双键与铂催化剂的摩尔比为0.1
‑
100000；
[0011]室温继续反应一段时间，加热至60℃反应4小时；反应结束后得到带有聚二甲基硅氧烷支链的大分子二醇扩链剂；
[0012]在惰性气体保护下，向干燥的反应器中加入封端聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和有机溶剂，90℃反应4小时；缓慢滴加带有聚二甲基硅氧烷支链的大分子二醇扩链剂和有机锡催化剂，扩链剂羟基与有机锡催化剂的摩尔比为0.1
‑
1000；
[0013]在110℃下反应2小时后降至室温继续反应一段时间；反应结束后得到聚氨酯基固态超滑表面防污涂层材料。
[0014]进一步优选地，所述的带有碳碳双键的小分子二醇为2
‑
亚甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、1,4
‑
丁烯二醇、反
‑2‑
丁烯
‑
1,4
‑
二醇、3
‑
丁烯
‑
1,2
‑
二醇的一种或两种以上任一比例的混合。
[0015]进一步优选地，所述的二异氰酸酯为二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6
‑
己基二异氰酸酯中的任一种；封端聚二甲基硅氧烷为双羟基封端聚二甲基硅氧烷或双氨基封端聚二甲基硅氧烷。
[0016]进一步优选地，所述的铂催化剂为Karstedt催化剂、Speier催化剂的一种或两种以上任意比例的混合。
[0017]进一步优选地，所述的有机锡催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或两种以上任意比例的混合。
[0018]进一步优选地，所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、戊烷、己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、四氢呋喃、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基亚砜的一种或两种以上任意比例的混合。
[0019]本专利技术还进一步提供所述侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯的用途，其作为防污材料制备防污涂层，用于海洋腐蚀与生物污损防护。
[0020]本专利技术具有如下有益效果：
[0021](1)采用本专利技术提供的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯制备的固态超滑表面防污涂层，具有通过化学键合实现润滑油与基底牢固结合的效果，解决了传统仿生超滑涂层润滑油在水下环境中容易流失的问题，使该涂层具有更长久的防治生物污损的性能；
[0022](2)本专利技术提供的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯的制备方法简单，反应条件温和高效，以该材料制备的防污涂层具备长效性的海洋生物污损防护能力。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯的核磁谱图；
[0024]图2为液滴(20μl)在本专利技术实施例7提供的侧链型聚二甲基硅氧烷基固态超滑表面的动态润湿性图，该仿生超滑涂层表面的倾斜角为10
°
；
[0025]图3为本专利技术实施例7提供的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯固态超滑表面防污涂层防污实验的图像对比：a：空白Q235；b：直链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯；c：侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯固态超滑表面涂层，分别在静态假交替单胞菌细菌液中浸泡14天的荧光照片(Scale bar:50μm)。
具体实施方式
[0026]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯，其分子链由软段组分和硬段组分组成；其特征在于：分子链的硬段组分带有聚二甲基硅氧烷侧链。2.根据权利要求1所述的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯，其特征在于：所述软段组分为双羟基封端聚二甲基硅氧烷或双氨基封端聚二甲基硅氧烷，数均分子量为1
×
103‑
10
×
10
5 g/mol；硬段组分为二苯甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6
‑
己基二异氰酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合。3.一种如权利要求1或2所述的侧链型聚二甲基硅氧烷基聚氨酯的制备方法，包括：向预先经过三次反复抽真空
‑
烘烤
‑
充氮气操作的单口瓶中加入干燥过的正己烷/四氢呋喃混合溶剂，然后将适量六甲基环三硅氧烷经密封注射器注入上述溶液中，后将反应瓶置于20 ℃恒温水浴中恒温半小时，六甲基环三硅氧烷与溶剂的摩尔比为0.001
‑
1000；恒温后加入预定量的引发剂正丁基锂，六甲基环三硅氧烷与正丁基锂的摩尔比为1
‑
10000，在20 ℃条件下反应3.5 h 后加入过量二甲基氯硅烷终止反应；沉降干燥后置于真空烘箱40 ℃烘干至恒重，得分子链末端为硅氢键的聚二甲基硅氧烷均聚物；在惰性气体保护下，向干燥的反应器中加入所述末端为硅氢键的聚二甲基硅氧烷均聚物，带有碳碳双键的小分子二醇，铂催化剂和有机溶剂，双键与铂催化剂的摩尔比为0.1
‑
100000；室温继续反应一段时间，加热至60℃反应4小时；反应结束后得到带有聚二甲基硅氧烷支链的大分子二醇扩链剂；在惰性气体保护下，向干燥的反应器中加入封端聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯和有机溶剂，90℃反应4小时；缓慢滴加带有聚二甲基硅氧烷支链的大分子二醇扩链剂和有机锡催化剂，扩链剂羟基与有机锡催化剂的摩尔比为0.1

【专利技术属性】
技术研发人员：王文焕，王鹏，张盾，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：