[发明专利]胍基有机化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种胍基有机化合物及其制备方法和应用，其具有如下通式I所示的结构，其中，R选自(CH₂)_nCONH₂，n为1～6的整数。本发明的胍基有机化合物中胍基官能团提供抗菌抗生物结垢能力，同氨基酸相近似的结构提供缓蚀能力，从而创造性地将抗生物结垢和缓蚀功能结合在一起，而且由其构建的表面防护膜具有较高的电化学阻抗值和优异的抗溶剂污染等粘附与抗生物质沾污及抗结垢能力。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，特别是涉及一种胍基有机化合物及其制备方法和应用。

背景技术

生物污垢和微生物腐蚀(MIC，microbiologically influenced corrosion)发生在许多行业中，主要表现为微生物粘附在金属设施的表面，导致材料腐蚀，老化失效。通常，微生物腐蚀过程主要发生在由微生物代谢过程中产生的细胞外聚合物质组成的生物膜之下。由于生物膜的覆盖，金属所处的腐蚀环境与生物膜外部的环境不同，腐蚀过程更为复杂，微生物在生物膜内的活动便引起了金属与水溶液介面间溶解氧、pH、有机及无机物质的改变，形成电化学理论中最基本的氧浓差和其它浓差电池。这个过程与产能、化学过程、石油化工、船舶以及军事都有着相当重要的关系。微生物腐蚀导致的经济损失是巨大的。据统计，微生物腐蚀在金属和建筑材料的腐蚀破坏中占20％，油井中75％以上的腐蚀以及埋地管道和线缆中50％的故障来自微生物的腐蚀(主要是硫酸盐还原过程)，此外海洋装备如水下声呐也常常因为海生物顽强附着造成铝合金设备被腐蚀、特别是细菌腐蚀，严重地使声呐无法正常工作，不利于监测设备的正常使用。近几十年对材料微生物腐蚀的大量研究表明，几乎所有常用材料都会产生由微生物引起的腐蚀。因此对几类常见微生物的腐蚀机理、特性以及对微生物腐蚀的防治的研究非常重要。早在20世纪50年代，诸如三丁基锡之类的杀菌剂就已被用于控制生物污染和微生物腐蚀。然而，防污涂料中含金属锡的杀菌剂的释放威胁人类及海洋哺乳动物健康，并对生态和环境造成不利影响。

铝合金具有密度低、强度高、高度可回收的特点，广泛应用于航空航天、交通运输、电子产品等领域，是大飞机、汽车、高铁列车、军事装备、海水养殖等结构轻量化、降低能耗的重要保障。但由于铝合金中的金属间化合物可作为阳极或阴极，导致其在自然及使用环境中易遭受局部腐蚀，进而影响设备平稳远行甚至导致灾难性的后果。因此，铝合金的防腐蚀防污结垢涂层及其在使用环境中抗蚀防污性能研究是全球材料科学领域重要课题和热点之一，开发铝合金表面具有多功能的表面防腐蚀抗结垢的表面保护方法十分重要。

目前铝合金等轻量化金属材料越来越多应用，海洋经济特别是深海资源开发对铝合金等提出了越来越高的防腐蚀抗污染以及抗菌性的要求。而现有的海洋抗菌涂料多为有机抗菌涂料，通常会通过在涂层配方中添加大量抑(杀)菌剂来减小生物质附着以及随之而来的微生物腐蚀。然而，这一方法对金属表面利用化学法直接得到的高耐蚀防腐蚀转化膜并不适用，因为有些抗菌剂中的金属离子会促进铝合金的腐蚀；另外抗菌剂本身是消耗性，抗菌作用会随着时间推移而减小。

超疏水材料近年发展很快，暴露在水滴之下的表面并不总是湿润的，自然界中有些生物，如荷叶、水黾等，具有超强的防水能力，这种现象被称之为超疏水。增强材料表面的疏水性能则延缓了腐蚀介质到达基体表面时间，这对提高金属表面耐腐蚀性能延长使用寿命起到良好的作用，常用手段主要可通过减少固-液接触，在表面构造微-纳米粗糙结构，纳米结构可以提供对水的排斥能力，而微尺度结构设计则有助于表面长期维持超疏水性。同时在结构上加上一层表面疏水性极强的自组装配合物膜，极大降低表面能，获得接触角大于150°的超疏水表面。在高耐蚀的基础上，赋予表面耐沾污、自抗菌、自清洁等特殊性能，拓展金属的应用领域，延长金属的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有优异抗生物结垢性能的胍基有机化合物，同时该化合物可作为缓蚀剂加入表面处理液中，可用于构筑一个用于铝合金表面的结构可控、高电化学阻抗、高耐腐蚀性、优异抗生物细菌沾污能力的防护膜。此外还可以此具粗糙微纳结构的基体材料为基底，通过自组装方法采用氟硅烷处理进一步提高膜层的抗污染能力。