[发明专利]一种类辣椒素双亲网络海洋防污涂层及其制备和应用方法

说明书

本发明提供了一种类辣椒素双亲网络海洋防污涂层及其制备和应用方法。所述的类辣椒素双亲网络海洋防污涂层的制备方法，其特征在于，包括：利用愈创木酚和不饱和酰胺进行傅克烷基化反应获得类辣椒素结构单体；将所得的类辣椒素结构单体与不饱和多官能团的交联剂以及巯基硫醇经光引发交联得到类辣椒素双亲网络海洋防污涂层。本发明所制得的海洋防污涂层具有以下优点：其力学强度、模量与基材粘附性高于一般的防污涂层，在海水中几乎不溶胀，对海洋中常见的污损生物的粘附有着极强的抑制以及脱附作用。还具有杀菌功能，能同时抵御蛋白吸附以及细菌粘附，可对涂层起到双层保护作用。

技术领域

本发明属于海洋防污高分子材料领域，具体涉及一种针对类辣椒素结构的双亲网络防污涂层的制备方法，可用于在海洋船舶等表面形成兼具防污与抗菌作用的低表面能环境友好型的交联网络防污涂层。

背景技术

在对海洋的开发过程中，由于生物污损情况的出现，人们逐渐意识到了防污涂层的重要性。防污涂层不仅可以保护水下建筑免于侵蚀，同时为航海船只节省了能源。因此开发有效的防污涂层具有深远的意义。

目前投入商业应用的海洋防污涂层仍以释放有毒防污剂作为主要的防污手段，会对海洋环境产生巨大危害，因此开发无毒环境友好型防污涂层已是大势所趋。鉴于辣椒素良好的防污灭菌性能，近年来有关辣椒素防污材料的制备研究非常活跃。其中，大多采用辣椒素作为海洋防污添加剂，直接添加至涂层中或者与涂层原料进行反应，制备防污效果显著，成本较低的环境友好型涂层。缺点是混入的辣椒素容易从涂层中渗出，防污周期较短从而影响防污效果。

低表面能防污涂层是一种无毒易剥离型的防污涂层，主要是利用材料本身具备的低表面能，降低各种生物体在其表面的粘附力，使得污损生物难以附着或者附着不牢，在海水的冲刷作用下以达到抗生物粘附以及污染的效果。因此，低表面能涂层是一种具有良好应用前景的防污材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种类辣椒素双亲网络低表面能海洋防污涂层及其制备和应用，该涂层具有低表面能和弹性模量、良好的化学稳定性和耐候性，与基材粘结性能优异，同时避免使用了有毒的防污试剂，有望成为一种先进的环境友好型防污涂层材料，可以克服目前传统的海洋防污涂层中，大量使用有毒防污剂(有机锡、氧化亚铜等)会对海洋生态环境以及人类健康造成严重危害，而低表面能的硅基或氟基树脂硅油虽具有良好的脱附性能，但是与基材粘附性较差，防污性能不足的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种类辣椒素双亲网络海洋防污涂层的制备方法，其特征在于，包括：利用愈创木酚和不饱和酰胺进行傅克烷基化反应获得类辣椒素结构单体(HMBA)；将所得的类辣椒素结构单体与不饱和多官能团的交联剂以及巯基硫醇经光引发交联得到类辣椒素双亲网络海洋防污涂层。

优选地，所述的不饱和酰胺为N-羟甲基丙烯酰胺或羟乙基丙烯酰胺类单体。

优选地，所述的巯基硫醇为聚二甲基巯基硅氧烷、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的至少一种。

优选地，所述的不饱和多官能团的交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯中的至少一种。

优选地，所述的利用愈创木酚和不饱和酰胺进行傅克烷基化反应获得类辣椒素结构单体的具体步骤包括：将不饱和酰胺溶于溶剂A中，再向其中加入愈创木酚以及除水剂，放置于冰水浴中搅拌30-60min后，逐滴滴加催化剂，反应2-10小时后，撤去冰水浴，在35-60℃油浴锅中持续加热搅拌3-7天进行傅克烷基化反应，反应结束后，用布氏漏斗过滤获得白色沉淀即为类辣椒素(HMBA)粗产物；其中，不饱和酰胺、愈创木酚、除水剂、催化剂、溶剂A的重量比为10∶12.5-62.5∶2.4-12∶5-25∶50-250。

更优选地，所述的利用愈创木酚和不饱和酰胺进行傅克烷基化反应获得类辣椒素结构单体的具体步骤还包括：通过重结晶获得精制的类辣椒素(HMBA)。