[发明专利]一种环保的超疏水抗生物污损自修复涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种环保的超疏水抗生物污损自修复涂层的制备方法，该方法通过对碳纳米管硅烷改性、对纳米铜硅烷改性，并将改性后的纳米铜键合改性后的碳纳米管，最后将碳纳米管与纳米铜杂化体装载2‑巯基苯并咪唑，并与环氧树脂混合喷涂得到超疏水抗生物污损自修复涂层。主要采用纳米复合涂层的方法来制备具有低表面能微‑纳米复合结构的涂层，这种涂层有良好的超疏水性。本发明制备出的超疏水涂层不仅具备良好的自清洁和抗腐蚀性能，并且拥有抗生物污损性能和自修复性能。这种涂层的制备方法成本低、操作方便、应用基体广泛。

技术领域

本发明涉及一种环保的超疏水抗生物污损自修复涂层的制备方法。

背景技术

在复杂的水环境中，烷基超疏水表面极强的油润湿性容易产生生物污损，从而影响其在防腐和水下减阻中的应用。生物污损是由于生物体通过蛋白质和/或多糖在表面上的吸附和积累造成的。超疏水性减少了生物体对固体表面的粘附，使生物体在生物膜形成之前很容易被去除。由于具有很强的价格竞争力，铜基聚合物涂料是目前研究最多、应用最广泛的防生物污损涂料。其防污作用的原理是涂层缓慢释放的铜离子可使生物体的主要酶失活或使生物细胞蛋白产生金属蛋白沉积物。这会导致生物组织发生变化，抑制污垢生物的生长和繁殖。因此，我们希望用铜制备超疏水涂层，以尽可能延长抗生物污损寿命。虽然在近年来基于环氧树脂的超疏水研究非常多，但使其超疏水常常要用到氟化物。本发明致力于合成非氟化的低表面能颗粒，采用非氟超疏水碳纳米管键合改性纳米铜粉制备环氧树脂抗菌防腐涂层，非氟涂层的使用降低成本并且保护环境。纳米复合涂层，由纳米颗粒填料和有机聚合物树脂涂层组成。使用烷基疏水纳米粒子制备超疏水涂层时，由于小颗粒嵌入涂层的程度小，且颗粒具有较强的油润湿性，表面的纳米颗粒很容易剥离，影响其机械性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保的超疏水抗生物污损自修复涂层的制备方法，制备了装载2-巯基苯并咪唑的碳纳米管与纳米铜杂化体，并与环氧树脂混合通过喷涂，得到超疏水抗生物污损自修复涂层。主要采用纳米复合涂层的方法来制备具有低表面能微-纳米复合结构的涂层，这种涂层有良好的超疏水性。该带有纳米结构的微米粉体不仅能提高嵌入涂层的程度，还能主动键合环氧树脂涂层，提高超疏水涂层的耐久性。本发明制备出的超疏水涂层不仅具备良好的自清洁和抗腐蚀性能，并且拥有抗生物污损性能和自修复性能。这种涂层的制备方法成本低、操作方便、应用基体广泛。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种环保的超疏水抗生物污损自修复涂层的制备方法，碳纳米管硅烷改性→纳米铜硅烷改性→纳米铜键合碳纳米管→碳纳米管与纳米铜杂化体装载2-巯基苯并咪唑→喷涂；具体包括如下方法步骤：

1)碳纳米管硅烷改性：取羟基多壁碳纳米管超声分散于乙醇溶液中，然后加入20～120g/L异丁基三乙氧基硅烷和8～60g/L 3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后密封容器并置于恒温水浴锅中并磁力搅拌器搅拌；在此过程中水帮助异丁基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷水解，它们将会水解为硅醇，然后和羟基多壁碳纳米管反应，在其表面生成硅烷聚合物；反应结束后通过过滤进行固液分离，然后用无水乙醇对固体进行洗涤，最后在恒温干燥箱中干燥，得到含有氨基的硅烷化碳纳米管。

2)纳米铜硅烷改性：取平均粒径为20nm或40nm或60nm的纳米铜粉超声分散于乙醇溶液中，然后加入20～120g/L 3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，之后将容器密封并置于恒温水浴锅中并磁力搅拌，在此过程中水帮助3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的水解，该硅氧烷水解为硅醇，然后和纳米铜粉反应，在其表面生成硅烷聚合物；反应结束后通过过滤进行固液分离，然后用无水乙醇对固体进行洗涤，最后在恒温干燥箱中干燥，得到含有环氧基的硅烷化纳米铜粉。