[发明专利]一种含吡啶硫酮的金属配合物纳米防污剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防污剂，具体涉及一种含吡啶硫酮的金属配合物纳米防污剂及其制备方法，这种防污剂主要用于海洋防污油漆和涂料中，防止海洋生物在养殖网具、舰船、海上油气平台、码头、桥墩、海水管道等海洋设施的表面上附着和生长，属于海洋污损防护技术领域。

背景技术

海洋生物在海洋设施表面的附着和生长被称为海洋生物污损，海洋生物污损有加大船舶航行阻力，堵塞管道和养殖网具，影响声学仪器以及其他海上设备的正常使用，增加海洋石油和天然气开采平台的负担，加速金属腐蚀等严重危害，从而造成海洋军事活动、海洋运输、工业和水产养殖生产等产生巨大损失(马士德，等.舰船的生物附着与腐蚀调查[J].海洋学报，1996(1)：18-21)。据统计，全世界范围内每年由海洋生物污损造成的损失大约为500亿美元。因此，对海洋防污问题的研究是海洋运输、海洋工程及海洋渔业等领域中重要课题。

目前，海洋防污技术中最经济、最简便有效的方法是在海洋设施的表面涂装含有防污剂的防污涂料。而防污涂料产品的研发中最重要的就是选择合适的防污剂。

传统的防污涂料种类很多，其中无机类主要包括氧化亚铜、氧化汞、氯化锌等，有机类主要包括有机锡化合物(如TBT)、有机氯化合物(如DDT)等。其中有机锡化合物是已经使用多年的主要海洋防污剂，其防污效果可达五年以上，但后来的研究发现，锡会对海洋生态环境造成影响。目前，国际海事组织已禁止了有机锡在海洋防污涂料中的应用。现今80％海洋防污涂料都是采用氧化亚铜作为防污剂。氧化亚铜的用量占涂料中不挥发成分的30-60％，但由于氧化亚铜比重大、亲水性强，容易产生沉降，释放到水体中，对防污涂料的使用造成影响。同时，过多的氧化亚铜释放到水体中，易造成水体重金属积累，具有潜在的污染性，因此，国际海事组织将于2012年开始限制氧化亚铜的使用。可见，开发新型的无毒或低毒防污剂已迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有防污剂的缺点，提供一种新型的无毒或低毒的含吡啶硫酮的金属配合物纳米防污剂及其制备方法。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

一种含吡啶硫酮的金属配合物纳米防污剂，所述金属配合物纳米防污剂为含吡啶硫铜的金属配合物在溶剂中形成纳米颗粒悬浮液，其中的金属配合物由过渡金属和含吡啶硫酮的有机配体构成。

所述过渡金属为银、铜、锌中的一种。

所述含吡啶硫酮的有机配体为二(2-(N-氧化物-吡啶基-2-硫基)乙基)胺，其化学结构如下：

所述溶剂为蒸馏水和DMF的混合溶液，其体积比为：V_水/V_DMF＝100/1。

所述纳米颗粒悬浮液中含吡啶硫铜的金属配合物的浓度为20-50mg/L。

一种含吡啶硫酮的金属配合物纳米防污剂的制备方法，包括以下步骤：

1>含吡啶硫酮的有机配体的制备：

将吡啶硫酮钠和催化剂与溶剂混合，其中吡啶硫酮钠与催化剂的摩尔比为1∶1，吡啶硫酮钠在溶剂中的浓度为0.4mol/L，然后以500转/分钟的转速剧烈搅拌，同时在70℃下加热回流至完全溶解；之后在回流搅拌下，向反应体系中慢慢滴加浓度为1mol/L，与吡啶硫酮钠的摩尔比为1∶2的二(2-氯乙基)胺溶液，5-10分钟滴加完毕；滴加完毕后保持搅拌回流状态反应2.5小时，直至出现沉淀且沉淀量不再增加为止，停止反应，抽滤除去沉淀，滤液在旋转蒸发仪上减压蒸发除去溶剂，所得产物用硅胶柱进行层析分离，得到所要制备的有机配体；反应方程式如下：

2>含吡啶硫酮的金属配合物的制备：

将步骤1>制备得到的有机配体溶于氯仿得浓度为0.05～0.2mol/L配体的氯仿溶液，搅拌下向所述配体的氯仿溶液中滴加浓度为0.05～0.2mol/L金属盐的甲醇溶液，5-10分钟滴加完毕；滴加完毕后继续在室温下搅拌反应1-6小时，直至出现沉淀且沉淀量不再增加，停止反应，产物离心分离，弃去上层清液，保留沉淀，用氯仿和甲醇的混合溶液洗涤沉淀三次，洗涤后的沉淀放入真空干燥器中干燥过夜，得粉末状的含吡啶硫酮的金属配合物；其中有机配体和金属盐的摩尔比为1∶1～2；所述氯仿和甲醇的混合溶液中氯仿与甲醇的体积比为1∶1；

3>纳米颗粒悬浮液的制备：