[发明专利]一种仿生防污涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型仿生防污涂料及其制备方法和应用，本发明中基于亲水高分子骨架表面防污涂层和改性中间漆固化剂的新型仿生防污涂料可以广泛用于防止蛋白质、多糖吸附，海洋污损生物附着等方面，适应于各种海洋或者河流生物污损防治。

技术领域

本发明涉及一种新型仿生防污涂料及其制备方法和应用。

背景技术

海洋或者河流污损生物指的是附着在船底，浮标和一切人工设施上，对人类经济活动产生不利影响的动物，植物，微生物等等。据统计全世界海洋污损深谷生物约2000种，我国沿海主要污损生物约有200种，其中造成危害较大的种类主要包括双壳类软体动物，海藻，苔藓虫等等。全世界每年由于生物污损所造成的损失数目巨大，难以估算。

目前海洋生物污损的产生过程已经被广泛研究，其详细的过程包括四个步骤：第一步，海水中的蛋白质和多糖等营养物质首先吸附在船舰或者其他人工物体的表面形成基膜，组成可供生物体生长繁衍的基础；第二步，单细胞生物在基膜上附着生长形成生物膜；第三步，硅藻孢子等多细胞生物附着在生物膜上，并进行大量繁殖，组成粘液层；第四步，藤壶等稍大型的双壳类生物附着其上，形成复杂的污损层，与其他生物和海洋以及船舰等环境一起组成稳定的生态系统。整个过程仅需数天就可以初步完成，未经保护的设施表面在数月内便会被海生物完全覆盖。

针对海洋污损难题，传统的解决办法包括三种：第一是物理去除方法，指的是借助必要的人力和物力等外在条件，通过物理清除手段，以减少或阻止污损生物的附着，例如使用高压水枪冲洗，使用砂轮人工磨除，超声波等方法，物理的方法不仅大量耗费人力、物力，同时也并不能完全清除船舰表面的生物膜，比较容易损坏船体。第二种方法是生物学方法，通过了解和掌握污损生物最适栖息环境、生活习性和附着机理，规避、干扰或者打断其附着过程，实现防污的目标，例如避开繁殖高峰期等。而因为军事任务的时间不可控性，这一方法并不适用于军事用途的船舰，并且这类方法只能一定程度减轻海洋污损，并不能完全去除海洋生物的附着。第三种方法是化学去除，目前的化学去除手段主要是选择有效的化学物质毒杀孢子或幼虫,从而防止海洋生物附着。例如药物浸泡、涂料层保护、电解防污等等。其中化学防污涂料最为常用，主要利用氧化亚铜，氧化汞和有机锡等化合物对污损生物幼体进行毒杀，达到防污的目的，但是此类的涂料环境危害性较大，对于海洋环境的污染尤为巨大，所以目前基于此类毒杀思路的涂料已经大部分禁用，国际航运组织决议规定自2003年1月1日开始在全球范围内船舶禁用有机锡涂料，至2008年1月1日全面禁止使用此类产品。但现在市场上95％以上的防污涂料仍以其他各种杀生剂为主，所以需要发展新型环境友好防污材料，所以研发新型的环境友好型防污材料越来越受到人们的关注。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明解决的问题为：提供一种阻止吸附性腔、环境友好、结构牢固、可降解的新型仿生防污涂料及其制备方法和应用。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：

一种新型仿生防污涂料，包括表面防污涂层和改性中间漆层；所述表面防污涂层为包括多臂超亲水高分子、蛋白吸附竞争分子、线性高分子，多臂超亲水高分子与交联官能团之间使用可降解的共价键连接；所述改性中间漆层包括中间漆和改性固化剂。

进一步，所述表面防污涂层中，所述交联官能团为碳碳双键，所述多臂超亲水高分子为末端双键修饰的多臂聚乙二醇，所述蛋白吸附竞争分子为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述线性高分子为聚丙烯酰胺。

进一步，所述表面防污涂层中，双键修饰的多臂聚乙二醇和丙烯酰胺混合质量比为0.2至0.8；所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷质量为多臂聚乙二醇和丙烯酰胺总质量的0～5％，聚乙二醇手臂与末端双键之间使用酯键链接，保证可降解性。

进一步，所述中间漆为环氧树脂中间漆，所述改性固化剂包括含不饱和键的胺类化合物、尿刊酸、聚丙烯酰胺高分子；平均分子量低于100万。

一种新型仿生防污涂料的制备方法，步骤如下：