[发明专利]一种常温固化防污减阻水凝胶软涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水凝胶软涂层的制备方法，特别涉及一种可常温固化的防污减阻水凝胶软涂层的制备方法。

背景技术

舰船、潜艇等水下设施长期浸没在海水中，不仅受到海水的腐蚀，船体表面还易附着贝壳及海藻等海洋生物，遭受海洋附着物的污损。这一方面会增加船体自重和摩擦阻力，增加燃料消耗；另一方面会加速船体腐蚀，缩短船体的使用寿命。因此，寻找合适的途径防止海洋生物对船舶和海洋结构物的污损附着具有非常重要的意义。

防污技术的研究一般从两个角度出发，一是海洋生物附着后，抑制其生长进而杀死之，二是使海洋生物难以附着在船体表面。目前，广泛应用的防污涂料多是从前者出发，在涂料中加入有毒或刺激性物质如有机锡、氧化亚铜、辣素等。然而一些有毒物质(如有机锡)在杀死海洋污损生物的同时，也会对其他鱼类、贝类等造成影响，还有可能进入食物链，成为影响人类健康和全球生态的安全隐患。这些有毒物质有的已经被禁用，有的即将被禁用(Claude Alzieu.Impact of tributyltin on marine invertebrates[J].Ecotoxicology，2000，(9)：71-76；王永芳.有机锡化合物的污染及其毒性[J]，中国食品卫生杂志，2003，15(3)：244-247)。

对于从使海洋生物难附着角度开展的防污技术，包括导电高分子防污涂料、以可溶性硅酸盐为防污剂的自抛光防污涂料、低表面能有机硅(CN1097446A，CN1810903A)、氟碳涂料等。此外，在底基上依次喷涂环氧防腐漆、连接漆，最后的面漆为有机硅树脂的双涂层体系，可大大提高涂层的附着力并在高速行驶的船舶上防污效果突出，但这种有机硅树脂仅限于几种特殊的用途，无法在大型轮船上应用，另外，它依然没有彻底解决在低速或静止海水条件下的生物污损问题。而对于有机氟树脂来说，将有机氟树脂用于低表面能防污涂料中，通过改善基料的表面张力可以减少有机物的附着污损，但其价格昂贵，固化温度高，并且涂层与基体的附着力差。

发明内容

本发明提供了一种常温固化具有防污、减阻双重作用的水凝胶软涂层的制备方法。

本发明采用微乳液聚合的方法在水溶性单体聚合过程中引入可固化的功能单体，通过pH值的调节，保护功能基团不参与反应。通过该方法，在大分子主链上引入疏水微嵌段，其侧链为可固化基团。将得到的产物与相应的固化剂均匀混合，在常温下固化成膜，然后放入水中，直至溶胀平衡，即得表面光滑的防污减阻水凝胶软涂层。

一种常温固化防污减阻水凝胶软涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水溶性单体、引发剂溶解于水中，调节pH值至7左右；将功能单体于水中用表面活性剂预乳化；所述的水溶性单体用量与水总用量的比例为2～25g/100ml水，功能单体用量与水总用量的比例为0.2～8g/100ml水，表面活性剂用量与水总用量的比例为0.1～8g/100ml水；水总用量为水溶性单体水溶液与功能单体乳化液水用量的总和；所述的引发剂用量与水溶性单体和功能单体总用量的质量比为0.001～0.05∶1；

(2)将步骤(1)获得的溶液混合后在30～50℃下聚合，得到粗产物溶液；

(3)将步骤(2)得到的粗产物溶液与固化剂混合后涂膜，常温固化得到软涂层膜，固化剂与功能单体用量的质量比为0.05～0.50∶1；

(4)将步骤(3)得到的软涂层膜放入水中，直至溶胀平衡，得到表面光滑的防污减阻水凝胶软涂层。

所述水溶性单体为结构式I、II、III、IV所示的化合物中的至少一种：

结构式I中，R₁是H或CH₃，R₂、R₃各自独立的是H或C₁～C₃的脂肪链，n＝1～3，Z₁为苯磺酸基、磺酸基、磷酸基、苯磺酸盐基、磺酸盐基或磷酸盐基；

结构式II中，R₁是H或CH₃，R₂、R₃各自独立的是H或C₁～C₅的脂肪链；

结构式III中，R₁是H或CH₃，X是H、碱金属或铵；

结构式IV中，R₁是H或CH₃，Y是以下两种结构中的任意一种：