[发明专利]深海养殖复合改性网衣及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种深海养殖复合改性网衣及其制备方法、应用。首先将原始网衣洗净干燥，然后浸泡在含多巴胺的Tris‑HCl溶液中改性，接着提起网衣并置于热气流中反应，反复提拉改性‑热气流反应多次后得到改性网衣，最后在改性网衣表面反复浸涂含聚合物和纳米粒子的防污涂料并充分干燥固化，得到防污损生物淤积性能优异的深海养殖复合改性网衣产品。本发明通过改变多巴胺浓度、提拉次数、提拉时间等工艺条件，在网衣表面生成致密、完整的聚多巴胺膜，由此提高了网衣与防污涂料之间的附着力。本发明的改性方法简单易操作，不会改变网衣的原有性能，无毒环保且可重复性强，具有对海洋环境友好、施工简单等诸多优点。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种深海养殖复合改性网衣及其制备方法、应用。

背景技术

随着全球人口的快速增长，海洋资源成为人类继陆地资源后的又一重要“粮仓”，水产品养殖产业也迅速发展。深远海网箱水产养殖是我国海洋水产养殖转型发展的重要方向，实现养殖的大型化、规模化生产可提高水产养殖的经济效益。然而海洋生物污损制约了网箱养殖的高效性和可持续发展，这是因为污损生物不断附着在网衣表面，不仅增加了网重导致网笼的浮力降低，而且加快了网箱的磨损使其使用寿命缩短，还会堵塞网孔并阻碍营养物质和水体之间的交换以及废弃物的清除，导致周围水域富营养化、养殖网箱内部水体氧含量不足，最终造成水产品大量死亡。此外污损生物群落还可能携带疾病，影响水产品的健康和畜牧业的发展，给经济和生态环境带来巨大的损失。

深海养殖网衣的材质较为丰富，通常由聚乙烯(PE)、尼龙(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、合金网衣等材料制作。长时间的使用使得海洋污损生物在网衣表面大量淤积，最终给养殖商户和养殖产品带来巨大损失。由于具备高强度、高韧性、价格便宜等优点，聚乙烯是目前市面上使用量最大的网衣材料，约占市场份额的80％，但其化学表面惰性并且与防污涂层之间的附着力差，因此需对基材进行表面处理或选用高黏附性防污涂料，才有望使防污剂较好的附着在聚乙烯网衣表面。

常用的聚乙烯纤维表面改性方法包括等离子体改性、交联改性、辐射接枝改性、强氧化剂等，其中辐射接枝表面改性包括γ射线、β射线、电子束等辐照方法，其原理是聚合物被辐照后产生游离基，游离基与其它单体发生接枝聚合反应，从而达到表面改性的目的。例如超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维通过紫外线照射技术与电晕放电处理相结合的方式，提高了乙烯基酯树脂复合材料的界面粘合性能，放电产生的臭氧和臭氧衍生的羟基自由基改变了PE纤维的表面性能，增强了纤维与基材的界面结合最终提高了复合材料的力学性能。除此以外，聚乙烯纤维表面改性方法还包括碱处理以及纳米粒子填充等。

为进一步提高基体材料与纤维增强材料之间的界面结合力，在单一改性处理的基础上可综合两种或两种以上的改性方法对纤维进行协同改性。然而相较于目前已有的改性方法，如何在不损坏基材机械性能的前提下，以尽可能环保、简单的改性方法解决纤维与防污涂层粘附力低的问题，仍是该领域需进一步探究的课题。

多巴胺自2007年被发现能够在各种有机、无机基材上形成聚多巴胺膜，已经成为二次表面介导反应的通用平台。多巴胺作为一种新型表面改性剂，一方面用于构建高性能吸附材料和提高离子迁移率，被广泛应用于环境、能源和生物等领域；另一方面由于其强粘附力和非共价相互作用，可通过辅助沉积和物理吸附对惰性材料进行表面改性，从而改善基材的粘附力。

聚合物防污涂料在船舶中应用广泛，但较少应用于养殖网箱中，因此本发明提出采用多巴胺改性网衣，提高其与防污涂料的附着，并深入探究了聚合物防污涂料以及掺杂纳米粒子后的复合涂层在养殖网箱上的防污效果。该方法具有环保、易操作、重复性强、不改变网衣原有性能等优点，网衣无需任何化学前处理直接浸渍吸附，只需简单提拉、热吹反应等处理即可得到改性后的产品，整个方法不仅简单、条件温和而且具有普适性，有助于改善不同材质网衣甚至其它行业材料的黏附性能，有助于深远海养殖更好更快的发展。

发明内容