一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料及其制备方法，涉及生物质涂料技术领域。本发明专利技术首先将天然高分子溶解于溶剂中，加入抗菌剂，得到分散液，然后将分散液与油相混合乳化，并经冷冻干燥得到干态凝胶微球；最后将干态凝胶微球分散于溶剂中，得到凝胶微球悬浮液，并与漆酚、二异氰酸酯和生物降解高分子进行回流反应，即得凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料。本发明专利技术结合漆酚、天然高分子凝胶微球、天然抗菌剂和生物降解聚合物构建环境友好型防污涂层，制备工艺简单，避免传统复杂的石油基高分子化学改性和合成过程，所制备的水凝胶微球杂化漆酚基防污涂层性能优异。的水凝胶微球杂化漆酚基防污涂层性能优异。的水凝胶微球杂化漆酚基防污涂层性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物质涂料
，特别是涉及一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]海洋生物污损是海洋工程及船舶装备面临的重大难题，它不仅会加速舰船等海洋设备的腐蚀、严重威胁其安全运行，还会增大表面与水流的摩擦阻力，造成能源损耗和温室气体排放增加。目前国内外普遍采用辅助有毒杀生剂的石油基高分子树脂防污涂料来解决生物污损问题，然而，防污过程涂层自消耗产物对非目标生物所引发的非致命慢性影响严重威胁到海洋生态圈的安全。
[0003]仿生防污涂层是近年来新兴的一种无毒害的防污技术，它是基于仿生学的设计理念，模仿生物的任何可行的方面赋予涂层以特殊的表面性能从而达到污损防护的目标，例如：防生物附着的微纳结构、体表分泌黏液或生物活性物质、表皮脱落脱皮等行为。鱼类和蛙类的体表可持续分泌黏液蛋白并在体表形成薄薄的水凝胶层，能够抑制污损生物的附着，长期保持光滑而清洁的体表。鱼类和蛙类体表的这些自清洁特点为我们解决海洋防污问题提供了可参考的解决方案。水凝胶具有可吸收大量水分的三维网络结构，其特有的吸水保水性、光滑柔韧性和生物相容性与海豚体表分泌的黏液层类似。凝胶类涂层材料在水体环境下吸水溶胀后，形成类似海豚体表具有较低表面能的黏液层，不利于污损生物的附着，在水流冲刷下，柔韧的凝胶涂层形成不稳定的动态表面也使微生物难以识别和附着，并甩去少量贴附的污损生物。因此，水凝胶是构建类海豚皮防污涂层的理想材料。然而凝胶涂层对基材表面的附着力差、力学性能不佳的问题限制了其作为涂料在实际海洋防污领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使涂层材料具有优异的防污性能，同时具有环境友好的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将天然高分子溶解于溶剂中，然后加入抗菌剂，充分搅拌溶解后，得到分散液；
[0008](2)在搅拌状态下，将所述分散液加入油相溶液中，搅拌乳化得到乳化液，并调节乳液pH或添加交联剂，使得到的乳液通过溶胶
‑
凝胶转化法获得天然高分子凝胶微球，经过滤、洗涤和冷冻干燥后得到干态凝胶微球；
[0009](3)采用原位聚合法制备防污涂层材料：将所述干态凝胶微球分散于溶剂中，得到凝胶微球悬浮液；在保护性气氛下，将漆酚、二异氰酸酯和生物降解高分子加入所述凝胶微
球悬浮液中，回流反应得到所述凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料。
[0010]步骤(1)中溶剂为去离子水、NaOH/尿素溶液体系(NaOH和尿素质量比为7:12)、醋酸溶液(质量溶度为1％
‑
5％)或各类离子液体。
[0011]步骤(2)中搅拌为高速搅拌，转速为300
‑
2000r/min；搅拌乳化时间为60
‑
300min。
[0012]步骤(2)中调节乳液pH为中性；所用交联剂添加量为乳液质量的0.1
‑
3％，种类为环氧氯丙烷、氯化钙溶液(质量溶度1％
‑
3％)或戊二醛(质量溶度3％)。
[0013]步骤(3)中溶剂为有机溶剂，包括氯仿、1,4二氧六环、N,N二甲基甲酰胺、甲苯、丙酮、二甲苯或二氯甲烷。
[0014]进一步地，所述天然高分子为含羟基或氨基的天然高分子，具体为纤维素、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、壳聚糖或琼脂中的一种或几种；所述天然高分子在溶剂中的质量浓度为1％
‑
10％。
[0015]进一步地，所述抗菌剂为天然抗菌剂，包括天然多酚类或萜类化合物；具体的，所述抗菌剂包括辣椒素、姜黄素、松香、单宁酸、栲胶、花青素或丁香酚。
[0016]所述干态凝胶微球中抗菌剂的负载量为1
‑
30wt％。
[0017]所述干态凝胶微球的与溶剂的质量比为0:100
‑
40:100。
[0018]步骤(3)中，所述漆酚与干态凝胶微球的质量比为60:0
‑
60:40，且不为0；所述生物降解高分子与干态凝胶微球的质量比为60:0
‑
60:40，且不为0；所述二异氰酸酯与干态凝胶微球的质量比为50:0
‑
50:40，且不为0。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述油相为液体石蜡、二甲基硅油、石油醚或植物油的一种或几种的混合物。
[0020]进一步地，步骤(3)中二异氰酸酯包括1,6
‑
亚己基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、三甲基
‑
1,6
‑
亚己基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或反式环己烷二异氰酸酯。
[0021]进一步地，步骤(3)中所述生物降解高分子为多元醇，分子量为1
×
102～1
×
105。
[0022]进一步地，步骤(3)中所述生物降解高分子为聚己二酸乙二醇酯((C6H
10
O
4.
C2H6O2)
n
)、双羟基封端聚己内酯(HO
‑
[CO(CH2)5CO]n
‑
OH)、聚丙交酯(CH3(CH2)
15
O(C6H8O4)
n
H)、聚乙二醇(HO(CH2CH2O)
n
H)、聚(己内酯
‑
丙交酯)([OCO(CH2)5OCOCHCH3)]n
OH)、聚(己内酯
‑
乙二醇)(HO(CH2)5OC)
n
O(CH2O)
n
(CO(CH2)5O)
n
H)或双羟基聚乳酸(HO(OCHCH3CO)
n
OH)。
[0023]进一步地，步骤(3)中回流反应温度为50
‑
150℃，反应时间为3
‑
24h。
[0024]本专利技术目的之二是提供上述制备方法制备得到的凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料。
[0025]本专利技术目的之三是提供上述凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料在防污领域中的应用。
[0026]漆酚是生漆中的主要成膜物质，约占生漆含量的50％
‑
80％，其化学结构主要是邻苯二酚的衍生物，苯环上的侧链为C15
‑
C17的直链烷烃结构。漆酚结构中丰富的羟基和不饱和双键使其具有很高的化学活性与分子可修饰性。漆酚聚合物在理化性质方面表现出的特异性，具有来源于化石资源的合成高分子涂料所无法取代的优势，例如天然可再生、环境友好、附着力强、耐腐蚀、耐磨性、耐久性等特点。
[0027]水凝胶微球是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将天然高分子溶解于溶剂中，然后加入抗菌剂，得到分散液；(2)在搅拌状态下，将所述分散液加入油相溶液中，搅拌乳化，通过溶胶
‑
凝胶转化法获得天然高分子凝胶微球，经过滤、洗涤和冷冻干燥后得到干态凝胶微球；(3)将所述干态凝胶微球分散于溶剂中，得到凝胶微球悬浮液；在保护性气氛下，将漆酚、二异氰酸酯和生物降解高分子加入所述凝胶微球悬浮液中，回流反应得到所述凝胶微球杂化漆酚基海洋防污涂层材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天然高分子为纤维素、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、壳聚糖或琼脂中的一种或几种；所述天然高分子在溶剂中的质量浓度为1％
‑
10％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂包括辣椒素、姜黄素、松香、单宁酸、栲胶、花青素或丁香酚。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述油相溶液为液体石蜡、二甲基硅油、石油醚或植物油的一种或几种的混合物。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中二异氰酸酯包括1,6
‑
亚己基二异氰酸酯、异氟尔酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凤采，徐艳莲，郑笑笑，林棋，陈基棚，郑国才，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：