[发明专利]一种键合防污因子的有机硅聚氨酯/脲防污材料及制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于海洋防污材料技术领域，特别涉及一种键合防污功能性因子的有机硅聚氨酯/脲防污材料及其制备方法与应用。

背景技术

浸泡在海水中的任何表面，比如船舶、海洋仪器仪表、采油平台等海工装备，都会固着海洋生物，形成海洋生物污损。它能够增大船舶的行进阻力，降低船舶的航行速度，增加燃料消耗，降低船舶的机动灵活性，导致巨大的经济损失。另外，海洋生物及其代谢产物会不断侵蚀船舶和海洋构筑物的防腐涂层，使得海洋防腐涂层的服役期缩短甚至失效，导致船舶和海洋构筑物的腐蚀破损，降低使用寿命，增加维护成本，增加安全隐患。海洋生物还会使海洋仪器仪表信号失真甚至失灵，造成重大损失。尤其，对于军事船舶，生物污损会严重影响战斗力和机动灵活性。

目前，涂装防污涂料仍然是解决生物污损最经济有效的方法。大量使用的自抛光防污涂料能有效地防止海洋生物的附着，但普遍含有氧化亚铜、有机杀生剂等，在毒杀海洋污损生物的同时，也会直接或间接的对其它非目标生物造成严重影响，影响海洋生态环境，污染海洋水环境。因而，这种防污涂料会被逐渐限制使用甚至禁止使用。

近年来发展的低毒、无毒的有机硅污损脱附型防污涂料，允许污损生物在其表面生长，但这类防污涂料具有的低表面能和低的弹性模量，使得污损生物附着不牢固，在海水的冲刷下，污损生物会被水流冲掉。但在实际应用中，有机硅污损脱附型防污涂料也表现出了诸多不足：1)粘结强度不够：有机硅类材料在其它材料表面附着力不好，需要在有机硅类防污材料和防腐涂层材料之间涂布一道中间连接漆，这会增加施工成本和涂装时间，给船东增加成本支出；2)耐久性不好：有机硅涂层的低弹性模量，船舷部位的涂层容易被锚等尖锐工具刮伤而提前失效；3)防粘液层的能力有限：硅藻等微生物组成的粘液层仅靠海水的冲刷，也难以彻底清理掉，船舶还必须定期进坞进行清洗，增加了坞修的成本；4)停航期间污损会加重：船舶在停航期间，尤其是在热带海域，即使是短短的几天，污损生物就会“占领”船舶水线以下的部位，显著增加船舶的自身重量及表面粗糙度，增加航行阻力和燃料消耗。因此，这类防污材料的粘结性能、耐久性和防污能力还有待于进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种键合防污因子的有机硅聚氨酯/脲的防污材料。本发明在羟基或氨基封端的聚硅氧烷与异氰酸酯反应的过程中，引入具有优异防污能力的防污功能化因子，制备出一种具有长效维持表面抗污性能、抑制污损物附着的低表面能防污材料。在本发明的防污材料中，化学键合的防污功能化因子，既能有效的抑制污损生物的附着(尤其是硅藻等粘液层的附着)，又不会释放到自然环境中；同时，防污材料中的有机硅具有低表面能和低模量，能够有效去除大型污损生物，因此，本发明制备的防污材料具有非常优异的防污性能，不管是在船舶航行期间还是在停航期间，本发明的防污材料都能体现出积极防御的目的、抑制污损物的附着，达到良好的防污效果。

本发明的另一目的在于提供上述防污材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述防污材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种键合防污因子的有机硅聚氨酯/脲防污材料，主要由以下原料制备而成，其重量百分比为：

羟基或氨基封端的聚硅氧烷15％～95％

二异氰酸酯和扩链剂4％～60％

防污功能化因子1％～25％；

其中二异氰酸酯/(羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂+防污功能化因子)的摩尔比为(1.0～1.3)：1。各原料的重量百分比总和为100％。

所述键合防污因子的有机硅聚氨酯/脲防污材料，主要由以下原料制备而成，其优选重量百分比为：

羟基或氨基封端的聚硅氧烷30％～60％

二异氰酸酯和扩链剂20％～40％

防污功能化因子5％～20％；

其中二异氰酸酯/(羟基或氨基封端的聚硅氧烷+扩链剂+防污功能化因子)的摩尔比为(1.0～1.3)：1；各原料的重量百分比总和为100％。

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)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或二环己基甲烷二氰酸酯(HMDI)的一种以上。

所述羟基或氨基封端的聚硅氧烷的通式如下：