[发明专利]一种水凝胶-有机硅仿生梯度防污涂料及其制备方法

说明书

本发明提供一种水凝胶‑有机硅仿生梯度防污涂料，所述涂料按质量份包括：10～30份的甲组份、2～10份的乙组份和0.1～2份的丙组分；甲组份按质量份包括：25.0～50.0份有机硅基料、10～30份水凝胶溶液、0.5～5.0份助剂、1.0～25.0份填料、0.0～5.0份颜料、5～30.0份溶剂C1；乙组份按质量份包括：3.0～50.0份交联固化剂、1.0～10.0份硅烷偶联剂、2～20.0份溶剂C2；丙组份按质量份包括：0.1～3.0份催化剂、0.4～10.0份溶剂C3；所述有机硅基料按质量份包括：80.0～90.0份聚硅氧烷树脂、0.2～3份纳米粉体、10.0～30.0份溶剂。本发明防污涂料不含任何毒料和杀生剂，不会污染海洋环境，易于施工操作，防污效果良好。

技术领域

本发明属于防污涂料、水下涂料技术领域，特别涉及水凝胶-有机硅仿生梯度防污涂料及其制备方法。

背景技术

船舶等海洋结构设施普遍采用的防污方法是涂刷防污涂料。防污涂料主要可分为防污剂防污涂料、污损脱附型防污涂料及阻止污损型防污涂料三大类。一直以来，防污剂防污涂料是船舶降阻防污的主流产品，其中自抛光防污涂层通过水解释放防污毒剂来阻止海生物附着，同时涂层表面形成光滑的水解膜而降低水流摩擦阻力。但是自抛光防污涂层释放的防污毒剂对海洋环境造成了污染，具有优良防污减阻功效的有机锡自抛光防污漆已于2008年被国际海事组织全面禁用。目前市场上替代有机锡自抛光防污漆的产品主要有无锡自抛光防污涂料、有机硅低表面能防污涂料和含氟聚合物两性结构表面防污涂料。无锡自抛光防污涂料，属于低毒涂料，对环境有污染，也将会被禁用。而有机硅低表面能防污涂料和新推出的含氟聚合物两性结构表面防污涂料只适用于高速舰船，且附着力较差、涂膜易擦伤、施工不太方便，仍需要进一步提高其使用性能。

为此，研究开发环境友好型船舶防污涂层材料成为国际上的热点课题。在探索防污技术方法的过程中，人们发现一些生物体表面具有特殊防污功效，因此仿生防污成为发展防污技术的主要思路。国内外相继开展了仿生疏水微结构防污技术的研究，常见的制备微结构表面方法有激光刻蚀、电子束光刻、反应性离子刻蚀、热压花、模具和铸造等，使用的材料主要有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)或聚酰亚胺(PI)。研究了各种微结构的特征尺寸、几何形状和空间排列对生物附着行为的影响，在实验室条件下取得了较好的防污效果。但是，仿生微结构制备工艺复杂，构建面积有限，成本高，并且在海水中很难长期稳定存在，海泥、死亡的海洋生物等沉积在表面将破坏其表面微结构，因此，该类防污材料目前很难大规模在海洋中应用，仍处于研究之中。

发明内容

基于以上的背景技术，本发明提供一种水凝胶-有机硅仿生梯度防污涂料及其制备方法。本发明的水凝胶-有机硅仿生梯度防污涂层，以具有疏水表面有机硅弹性涂层模仿鲨鱼躯体，以均匀分散且与有机硅基体化学交联的PEG水凝胶微相模仿鲨鱼表皮分泌的吸水性粘液，形成具有污损脱附型防污机制和阻止污损型防污机制的表面粗糙的两亲性微相结构。通过控制涂料固化过程时的环境湿度，促进成膜过程中水凝胶微相向涂层表面的自迁移，且浸入海水后，水凝胶微相自发向涂层表面迁移，形成水凝胶微相富集于表层的梯度涂层。该防污涂料不含各种毒料和杀生剂，不会污染海洋环境，成本不高，易于施工操作，具有良好的静态防污和动态脱附性能。具体采取如下技术方案：

本发明一方面提供一种水凝胶-有机硅仿生梯度防污涂料，所述涂料按质量份包括：10～30份的甲组份、2～10份的乙组份和0.1～2份的丙组分；

甲组份按质量份包括：

乙组份按质量份包括：

交联固化剂 3.0～50.0份；

硅烷偶联剂 1.0～10.0份；

溶剂C2 2～20.0份；

丙组份按质量份包括：