本发明专利技术公开了一种自分泌仿生防污材料及其制备方法与应用。该材料由以下按重要百分比计的原料制备而成：可降解多元醇15～95%，二异氰酸酯和扩链剂4～60%，防污因子1～25%。本发明专利技术结合了侧链防污因子的抗污性能以及主链的降解性能，其能在海水中发生降解从而刷新出新的表面，使侧链防污因子均匀持续释放出来，使粘附的海洋生物脱落，就像海洋生物分泌粘液或者酶的行为。通过调节聚合物的组成和配比可以调控其降解性能以及防污性能。另外，异氰酸酯和扩链剂的引入可以在保证降解性能可控的前提下结合聚氨酯优异的力学性能和粘附力。该方法工艺简单，成本较低，适合工业化生产，该材料在制备海洋防污涂层领域具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种自分泌仿生防污材料及其应用
本专利技术属于海洋防污材料
，特别涉及一种自分泌仿生防污材料及其应用。
技术介绍
海洋生物污损是指海洋微生物、植物、动物在被海水浸没的设施表面不断粘附繁殖而造成的生物污染，给海洋运输和海洋资源的勘探、开发、利用等造成巨大的危害。例如， 海洋生物污损会增加船体的表面粗糙度和航行阻力，进而增加燃料消耗和二氧化碳排放量，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；海洋生物污损使舰艇的速度降低，削弱了海军的战斗力；海洋生物污损还使网箱养殖的网孔堵塞，造成鱼虾大面积死亡。涂装海洋防污涂料是目前最为有效、方便和经济的方法。但是传统的防污涂料含有防污毒剂，给海洋环境带来一定的污染。例如目前主流的无锡自抛光防污涂料体系，仍然需要结合氧化亚铜类防污剂，尽管铜的危害不及有机锡，但仍会在海洋中特别是海港中大量积聚，导致海藻等生物的大量死亡，进而破坏生态平衡。随着对环境问题的重视，这些有毒防污涂料必将被淘汰，发展环境友好型防污材料对于船舶业、国防和海洋经济开发都有着重要的军事、经济和社会意义。另一方面，海洋生物具有很强的防污本领，研究者发现生活在海洋中的大型生物和大型贝类表面均没有海生物附着。例如海豚的表皮分泌出特殊的粘液，螃蟹能够分泌出多种生物酶来阻抗海生物的附着。通过模仿海洋生物功能，制备仿生防污涂料具有重要的现实意义。先前有文献报道通过在涂料中添加小分子硅油来实现防海生物分泌行为，但是由于硅油是人工添加，不能永久分泌以及在很短的时间内向表面富集，造成其防污效果不理想，限制了仿生涂料的发展应用。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的首要目的在于提供一种自分泌仿生防污材料；由可降解多元醇，二异氰酸酯和防污因子以及扩链剂交替共聚而成，其特征在于其结构是由可降解主链和防污性侧链组成的多嵌段聚合物。本专利技术的又一目的在于提供上述自分泌仿生防污材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种自分泌仿生防污材料，该材料由以下按重要百分比计的原料制备而成可降解多元醇15 95%二异氰酸酯和扩链剂4 60%防污因子I 25%。其中二异氰酸酯/ (可降解多元醇+扩链剂+防污因子)的摩尔比为I. O I. 3。该材料优选由以下按重要百分比计的原料制备而成可降解多元醇30 60%二异氰酸酯和扩链剂20 40%防污因子5 20%。其中二异氰酸酯/ (可降解多元醇+扩链剂+防污因子)的摩尔比为I. O I. 3。该材料由可降解多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和防污因子采用一步法本体聚合、两步法本体聚合、一步法溶液聚合或两步法溶液聚合制备而成。所述本体聚合或溶液聚合的聚合反应温度为60 120°C ;聚合反应是在IS气或氮气保护下进行的；聚合反应采用的溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮和正丁醇中的一种以上。所述共聚反应时进一步加入催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和三亚乙基二胺中的一种以上。所述扩链剂为低分子二元醇或二元胺，所述低分子二元醇为含碳原子2 10的脂肪族二元醇中的至少一种，所述二元胺为含碳原子2 10的脂肪族二元胺中的至少一种；所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI )、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI )、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种以上；所述可降解多元醇的分子量为IX IO2 IX 106，可降解多元醇为聚3-羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)、聚己内酯、聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚次乙基碳酸酯、聚(1，3-三亚甲基碳酸酯)、聚(己内酯-乙交酯)、聚(己内酯-丙交酯)、 聚(己内酯-乙二醇)、聚(丙交酯-乙交酯)、聚(丙交酯-乙二醇)、聚原酸酯、聚酸酐、 聚磷酸酯和聚乙二醇中的一种以上。所述低分子二元醇为乙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙三醇、二羟甲基丙酸和甲基二乙醇胺中的至少一种；所述二元胺为乙二胺、1，4_ 丁二胺、乙二氨基乙磺酸钠和二乙烯三胺中的至少一种；所述可降解多元醇的分子量为1X103 1X105。所述防污因子为端羟基的防污因子和单端双羟基的防污因子中的一种以上，其中端羟基的防污因子为异噻唑啉酮、N-(2, 4，6-三氯苯基)马来酰亚胺、丹皮酚和二羟基芦竹碱中的一种以上，单端双羟基的防污因子为聚(N-甲基丙烯酰咪唑)、聚(丙烯酸季铵盐酯)、聚(甲基丙烯酸_2，4，6-三溴酚酯)、聚(甲基丙烯酸乙二醇酯)、聚(甲基丙烯酸碳酸亚乙烯酯)、聚(丙烯甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)、聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(四乙烯基吡啶)、聚(丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵)、聚(甲基丙烯酰氧基乙基苄基二甲基氯化铵)、聚(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)、聚(磺酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯)和聚(羧酸甜菜碱甲基丙烯酸甲酯)中的一种以上。所述单端双羟基的防污因子是通过巯基丙二醇与乙烯基不饱和单体在引发剂条件下反应制备，引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二氰基戊酸、过氧化苯甲酰、二苯甲酮、2，4-二乙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-I-苯基丙酮、I-羟基环己基苯基甲酮或安息香醚类；巯基丙二醇与乙烯基不饱和单体的摩尔比为O. 001 10，引发剂的量占单体总质量的O 5%， 反应是在60 120° C或光照条件下本体聚合范围或溶液聚合反应。上述自分泌仿生防污材料在制备海洋防污涂料中的应用。本专利技术相对现有技术具有如下的优点及有益效果本专利技术提供的自分泌仿生防污材料结合了侧链防污因子的抗污性能以及主链的降解性能，其能在海水中发生降解从而刷新出新的表面，使侧链防污因子均匀持续释放出来，使粘附的海洋生物脱落，就像海洋生物分泌粘液或者酶的行为。通过调节聚合物的组成和配比可以调控其降解性能以及防污性能。另外，异氰酸酯和扩链剂的引入可以在保证降解性能可控的前提下结合聚氨酯优异的力学性能和粘附力。该方法工艺简单，成本较低，适合工业化生产，该材料在制备海洋防污涂层领域具有很好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例I将聚次乙基碳酸酯(分子量104)125g加入带有搅拌器和温度计的三口瓶中，120°C 脱水2h，降温至60°C，加入二甲苯300ml ;然后加入7g 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，氮气保护下搅拌反应30min，向烧瓶中加入二羟基芦竹碱和1，4_ 丁二醇I. 2g，二月桂酸二丁基锡O. lg，升温到70°C，继续搅拌反应5h出料，得到自分泌仿生防污材料。然后将所得自分泌仿生防污材料涂在环氧玻璃纤维板上，经浅海挂板12个月无海洋生物生长。实施例2将聚三亚甲基碳酸酯(分子量IO6) 150g加入带有搅拌器和温度计的三口瓶中， 120°C脱水2h，然后加入5g甲苯二异氰酸酯(TDI)，氮气保护下搅拌反应30min，向烧瓶中加入单端双羟基的聚(四乙烯基吡啶)和1，4-丁二醇2. 9g，二月桂酸二丁基锡O. 5g，继续搅拌反应3h出料，得到自分泌仿生防污材料。然后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自分泌仿生防污材料，其特征在于：该材料由以下按重要百分比计的原料制备而成：可降解多元醇????????15～95%二异氰酸酯和扩链剂??4～60%防污因子????????????1～25%。其中二异氰酸酯/（可降解多元醇+扩链剂+防污因子）的摩尔比为1.0～1.3。
【技术特征摘要】
1.一种自分泌仿生防污材料，其特征在于该材料由以下按重要百分比计的原料制备而成 可降解多元醇15 95% 二异氰酸酯和扩链剂4 60% 防污因子I 25%。其中二异氰酸酯/ (可降解多元醇+扩链剂+防污因子)的摩尔比为I. 0 I. 3。2.根据权利要求I所述的一种自分泌仿生防污材料，其特征在于该材料由以下按重要百分比计的原料制备而成 可降解多元醇30 60% 二异氰酸酯和扩链剂20 40% 防污因子5 20%。其中二异氰酸酯/ (可降解多元醇+扩链剂+防污因子)的摩尔比为I. 0 I. 3。3.根据权利要求I所述的一种自分泌仿生防污材料，其特征在于该材料由可降解多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和防污因子采用一步法本体聚合、两步法本体聚合、一步法溶液聚合或两步法溶液聚合制备而成。4.根据权利要求3所述的一种自分泌仿生防污材料，其特征在于所述本体聚合或溶液聚合的聚合反应温度为60 120°C ;聚合反应是在IS气或氮气保护下进行的；聚合反应采用的溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、丙酮和正丁醇中的一种以上。5.根据权利要求3所述的一种自分泌仿生防污材料，其特征在于所述共聚反应时进一步加入催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和三亚乙基二胺中的一种以上。6.根据权利要求I所述的一种自分泌仿生防污材料，其特征在于所述扩链剂为低分子二元醇或二元胺，所述低分子二元醇为含碳原子2 10的脂肪族二元醇中的至少一种，所述二元胺为含碳原子2 10的脂肪族二元胺中的至少一种； 所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种以上； 所述可降解多元醇的分子量为IXlO2 IX 106，可降解多元醇为聚3-羟基丁酸酯、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)、聚己内酯、聚丙交酯、聚乙交酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张广照，马春风，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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