[发明专利]一种双性离子型防污添加剂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种双性离子型防污添加剂的制备方法，特别是一种基于甜菜碱在防污涂层表面可形成双性离子型防污微区防污添加剂的合成工艺方法，属于海洋防污材料技术领域。

背景技术：

海洋污损对海洋船舶与设施具有巨大的危害，会增大船舶的行进阻力，严重影响船舶的航行速度，增加燃油消耗，同时还会破坏船舶和结构物表面的防腐涂层，从而造成船体和结构物表面的腐蚀破损，严重影响其安全性；同时会导致海洋设施海水管路被污损生物堵塞及结构物表面腐蚀与结构破坏，因此寻找合适的途径防止海洋生物污损具有非常重要的意义。目前用来防止海生物污损的主要途径是在船舶壳体和海洋结构物的表面涂刷防污涂料，传统的有机锡自抛光防污涂料由于会在生物体内和海洋环境中造成积累，导致牡蛎、蚶和贻贝的性别变异和壳体畸变，严重危害海洋生态环境和人类健康而被禁用。近年来，国内外研究机构及防污涂料厂商开发了一系列的无毒或低毒防污涂料，主要包括低表面能类防污涂料和无锡自抛光类防污涂料等，低表面能防污涂料通过利用防污材料的低表面能特征，抑制生物附着，达到防污目的，但是这类材料在实际应用中仍然会有污损生物附着发生，还需要借助外力进行清除；无锡自抛光防污涂料通过添加无毒或低毒高效防污剂，达到良好防污目的，但防污期效较短，耗费较高，因此通过研究寻找新的无毒、长效防污剂是非常必要的。

目前，国际上的众多科研机构通过对防污技术的不懈研究，逐渐形成共识：由于海生物污损是在材料表面发生的，材料表面的性质显著影响着污损生物的附着行为，如材料表面的微观形貌、表面能及化学性质等。通过在涂料表面营造水性凝胶表面、微区性凝胶区域及双离子性亲水表面进行防污的研究，是目前海洋防污技术研究的前沿和热点领域，产生了一系列的新技术、新方法。由于该方法制备的防污材料无毒、防污性能良好而具有广阔的应用前景。国际涂料公司开发的新一代有机硅污损释放型防污涂料通过在涂料中添加含氟聚乙二醇醚，可在涂料表面形成亲水微区、疏水微区相间的特殊表面，达到提高污损释放性能的目的。美国海军研究实验室生物/分子科学与工程中心的Paul T.Charles等人用聚乙二醇改性聚丙烯酸凝胶达到减少蛋白质吸附的目的；伯明翰大学的John A.Finlay等人通过将聚乙二醇组装在材料表面形成亲水性单分子层达到抑制污损生物石莼孢子附着的目的。甜菜碱由于可形成双离子亲水性表面而具有更好的防污性能，国外相关文献通过理论推测了其防污机理，但具体作用原理仍不十分明确，相关防污专利在国内外少见报道。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求制备一种双性离子型防污添加剂，针对目前有机锡防污剂被禁用，氧化亚铜和有机杀生剂存在对生态环境破坏较为严重，单纯的生物防污剂在使用过程中受使用环境条件的影响较大，单纯的低表面能防污材料又需要借助外力才能够实现对一些附着生物的最终清除等缺点，提供一种基于材料自身特性的在防污涂层表面可形成双性离子型防污微区的添加剂，可在海水中逐渐迁移至防污涂层表面，形成双性离子防污表面达到防污目的，对环境友好、无毒，具有良好的防污性能，可以应用于制备海洋防污涂料。

为了实现上述目的，本发明涉及的添加剂由丙烯酸丁酯、含可聚合双键的硅烷偶联剂和甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱组成反应物通过自由基共聚反应制备而成；共聚反应的含可聚合双键的硅烷偶联剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷；共聚反应所用溶剂为丙酮和乙二醇组成的混合溶剂，其中丙酮占混合溶剂质量百分数的10-40%；所述共聚反应的温度为65～80℃，反应时间为1.5～3.5小时；所述由丙烯酸丁酯、含可聚合双键的硅烷偶联剂和甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱组成的反应物中，丙烯酸丁酯与甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱的摩尔比为1：1～2：1；含可聚合双键的硅烷偶联剂与甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱的摩尔比为1：10～4：10；所制备的添加剂的保存方式为密闭保存；添加剂主要添加到由缩合型有机硅弹性体为成膜物制备的防污涂料中。

本发明与现有技术相比，通过在海水中逐渐迁移至防污涂层表面，形成双性离子防污表面达到防污目的，其制备工艺简单，操作原理安全可靠，产品质量好，应用效果好，对环境友好且无毒，具有良好的防污性能。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：甜菜碱双性离子型防污添加剂的制备