一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于海洋防污领域，特别涉及一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于海洋防污领域，特别涉及一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层及其制备方法
。

技术介绍

[0002]生物污损是指海洋微观污损生物
(
如细菌及微藻等
)
和宏观污损生物
(
如水螅
、
藤壶及大型藻类等
)
在海洋工业设施表面上不良沉积的现象
。
生物污损会影响滨海
(
核
)
电厂
、
船舶航行
、
各种海洋作业平台等正常运行，对我国的国民经济建设造成严重损失
。
[0003]长期以来，防污涂料是应用在海洋水下设施表面上最广泛和最简便的防污技术
。
自
2008
年国际海事组织
(IMO)
全面禁止使用有机锡防污漆以来，无锡自抛光防污涂料
(TF
‑
SPC)
占据了国内外防污涂料市场的主导地位
。
然而，
TF
‑
SPC
树脂水解在海水中会形成微塑料成分，释放的
Cu2O
还会造成铜的积累而产生环境问题，所以
TF
‑
SPC
将逐渐被限制
。
[0004]不含杀生剂的污损释放型有机硅基防污涂料近年来得到了广泛关注，其具有化学性质稳定
、
>高弹性
、
低表面能
(<25mJ/m2)
和表面光滑等特点，污损生物不易在其表面附着或附着不牢固，是解决污损问题的良好绿色途径
。
但有机硅基防污涂料在低海水流速的环境中无法脱除硅藻和细菌分泌的黏液层，导致其在静态水下设施上的防污效果较差
。
并且有机硅防污涂料一般为弹性体，机械强度较低，易被水中杂物损伤而减少使用寿命，限制了其应用
。
[0005]研究人员发现，细菌等微生物分泌的胞外聚合物基质
(EPS)
中的糖醛酸
、
丙酮酸盐以及各种含酰基的成分导致
EPS
整体具有负电荷，促进细菌等微生物附着或吸附在基体表面
。
所以，理论上可构造基于排斥相互作用的负电表面来抑制微生物附着或生物膜的形成
。
[0006]此外，受自然界中海豚和蚯蚓等生物表面分泌粘液而具有防污特性的启发，研究人员将硅油润滑剂灌注在聚合物树脂中，通过海水流动带来的渗透压将润滑剂不断释放，以达到材料表面非常光滑而防污的目的，开发了一类仿生有机硅防污涂层
。
然而，硅油润滑剂在流体环境下释放过快易迅速流失，且释放后还有可能对海洋环境造成潜在的不利影响，所以该类涂层在海洋环境中的防污寿命和环保性仍有待考察
。

技术实现思路

[0007]针对目前单一的绿色防污策略无法满足有机硅基防污涂层的广谱性和长效性的问题，本专利技术提供一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层及其制备方法
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，防污涂层由改性纳米纤维素
、
羟基酸和功能氟
/
硅氧烷单体通过溶胶
‑
凝胶反应获得；所述羟基酸与改性纳米纤维素的质量比为
10
～
100
：1；功能氟
/
硅氧烷单体与改性纳米纤维素的质量比为
10
～
300
：1；
[0010]所述改性纳米纤维素为采用润滑剂在催化剂的条件下对分散在有机溶剂中的羧
基化纳米纤维素进行表面化学接枝改性所制备而成，其中润滑剂
、
羧化纳米纤维素和催化剂的质量比为1～
20
：1：
0.01
～
0.4
；
[0011]所述羧基化纳米纤维素为采用
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物
(TEMPO)、NaBr、
有效氯含量为
14.5
％的
NaClO
溶液在
pH
为
10
左右的条件下对分散在水中的纤维素纳米晶
、
纤维素纳米纤维
、
细菌纤维素的一种或几种氧化制得，其中
TEMPO、NaBr
与纳米纤维素的质量比为3～5：1：9～
15
；
[0012]所述润滑剂为不同分子量羟基封端聚硅氧烷
、
羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷
、
蓖麻油的一种或几种；
[0013]羟基封端的聚硅氧烷结构单元通式如下：
[0014][0015]其中，
n
为大于1的自然数；
[0016]所述羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷结构单元通式如下：
[0017]其中，
m
为大于1的自然数
。
[0018]所述羟基封端聚硅氧烷分子量为
1000
～
20000
；羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷分子量为
1000
～
30000。
[0019]优选的，所述的羟基封端的聚硅氧烷为
α
,
ω
‑
二羟基聚二甲基硅氧烷，分子量在
1000
～
20000。
[0020]优选的，所述的羟基封端的聚硅氧烷为
α
,
ω
‑
二羟基聚三氟丙基甲基硅氧烷，分子量在
1000
～
30000。
[0021]所述催化剂为异辛酸锡
、
辛酸亚锡
、
钛酸四丁酯
、
二月桂酸二丁基锡中的一种或几种；
[0022]所述羟基酸为化学结构中同时含有羟基和羧基
。
[0023]所述羟基酸为胆酸
、
甘草次酸
、
柠檬酸
、
乳酸
、
酒石酸
、
水杨酸
、
苹果酸
、
没食子酸
、
糖醛酸
(
包括
D
－葡萄糖醛酸
、D
－甘露糖醛酸
、D
－半乳糖醛酸
、L
－艾杜糖醛酸
、L
－古罗糖醛酸等
)
中的一种或几种
。
[0024]所述功能氟
/
硅氧烷单体为正硅酸乙酯
、
三甲氧基硅烷
、
甲基三甲氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征在于：防污涂层由改性纳米纤维素
、
羟基酸和功能氟
/
硅氧烷单体通过溶胶
‑
凝胶反应获得；所述羟基酸与改性纳米纤维素的质量比为
10
～
100
：1；功能氟
/
硅氧烷单体与改性纳米纤维素的质量比为
10
～
300
：
1。2.
按权利要求1所述的表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征在于：所述改性纳米纤维素为采用润滑剂在催化剂的条件下对分散在有机溶剂中的羧基化纳米纤维素进行表面化学接枝改性所制备而成，其中润滑剂
、
羧化纳米纤维素和催化剂的质量比为1～
20
：1：
0.01
～
0.4。3.
按权利要求2所述的表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征在于：所述润滑剂为不同分子量羟基封端聚硅氧烷
、
羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷
、
蓖麻油的一种或几种；羟基封端的聚硅氧烷结构单元通式如下：其中，
n
为大于1的自然数；所述羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷结构单元通式如下：其中，
m
为大于1的自然数
。4.
按权利要求3所述的表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征在于：所述羟基封端聚硅氧烷分子量为
1000
～
20000
；羟基封端聚三氟丙基甲基硅氧烷分子量为
1000
～
30000。5.
按权利要求2所述的表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征在于：所述催化剂为异辛酸锡
、
辛酸亚锡
、
钛酸四丁酯
、
二月桂酸二丁基锡中的一种或几种
。6.
按权利要求1所述的表面带负电的透明自润滑有机硅杂化防污涂层，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳文，段继周，朱雨晴，翟晓凡，张瑞永，侯保荣，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：