[发明专利]一种侧链双亲分子刷结构有机硅油及其制备方法

说明书

本发明公开了一种侧链双亲分子刷结构有机硅油及其制备方法，其制备方法具体包括如下步骤：先将侧链羟基硅油分散于二甲苯溶液中，在冰水浴条件下加入扩链剂和催化剂，边搅拌边逐渐升温至40±2℃反应2h，即合成改性有机硅油；然后将氟醇分散于四氢呋喃中，在冰水浴条件下加入扩链剂和催化剂，边搅拌边逐渐升温至40±2℃反应2h，即合成改性氟醇；称取聚乙二醇并缓慢滴入装有改性有机硅油的三口烧瓶中，边搅拌边加热至50±2℃反应2h，再滴入改性氟醇并加热至60±2℃反应2h，反应完成后进行提纯、过滤，即得到侧链双亲分子刷结构有机硅油。通过亲疏水微相分离分子刷结构，抑制蛋白粘附，有效降低亲油类污损生物附着，以实现抑制污损生物的附着。

技术领域

本发明涉及有机硅油技术领域，具体的说是一种侧链双亲分子刷结构有机硅油及其制备方法，以供船舶和海洋设施防污使用。

背景技术

由于消耗型的防污涂料主要采用大量防污剂作为杀生剂，以有效抑制污损生物在船体表面的附着，但是防污剂大多为氧化亚铜等含重金属化合物，在海水中难以分解，易造成生物富集，破坏生态环境。为了有效解决该问题，以IP公司为代表的国外涂料公司，基于有机硅材料的低表面能及弹性特征，开发污损释放型防污涂料，但该涂料不适用低航速船舶的使用，其原因为有机硅材料抑制污损生物的蛋白粘附特性较差，容易为污损生物创造附着条件。

针对上述问题，利用亲水材料和分子刷结构具有抑制蛋白粘附的特性，将其与有机硅材料相结合，可形成一定程度微相分离结构，有利于改善有机硅的表面抗蛋白粘附的特性。目前利用该原理设计有机硅树脂的相关文献主要有：公开号为CN104877421A的中国专利将烯丙基乙二醇与丙烯酸酯共聚合成聚乙二醇/丙烯酸酯，再与聚二甲基硅烷低聚物和全氟聚醚低聚物缩聚固化成膜，形成具有抗蛋白粘附的材料，但是其结构嵌段含有大量的丙烯酸酯结构，不利于形成微相分离结构；公开号为CN105219206A的中国专利是以丙烯酸硅烷酯和羟基硅油合成硅酮改性丙烯酸树脂，尽管丙烯酸硅烷侧链水解后，有一定亲水性，但与聚乙二醇差异较大，无法满足抗蛋白粘附的要求，即其设计方案不具备抗蛋白的设计结构；公开号为CN105273600的中国专利公开了采用聚四氢呋喃醚或聚乙二醇、聚硅氧烷二醇、二羟基甲基丁酸作为结构单元，再通过丁二醇和异氰酸酯合成出有机硅改性聚氨酯树脂；公开号为CN106280969A的中国专利公开了采用聚醚二元醇和二异氰酸酯先合成聚醚型聚氨酯预聚体，同时硅烷偶联剂KH550和端羟基氟硅油合成端氨丙基氟硅油；最后将聚醚聚氨酯预聚体和端氨丙基氟硅油反应合成出改性聚醚氟硅油，上述两个专利中反应步骤较长，同时均为多组分固化设计；公开号为CN107955524A的中国专利公开了采用双组分固化设计原理，主要采用端氢硅油与聚乙二醇二烯丙基醚合成出具有聚乙二醇二烯丙基醚结构的硅油，再与三甲氧基氢硅烷固化反应获得具有双亲特性的有机硅膜层材料；哈尔滨工业大学报道了采用聚乙二醇、羟丙基硅油和异氰酸酯反应合成出有机硅改性的低表面能嵌段共聚物，但改善其抑制细菌附着的性能并不明显；机械科学研究总院报道了采用通过聚四氢呋喃醚与异氰酸酯预先合成聚氨酯预聚体，再通过扩链剂二元芳香族氨进一步扩链合成出具有较高强度的低表能聚氨酯弹性材料，辅助添加了防污剂，并应用于涂料，实际防污性能不足9个月，与应用仍然存在较大差距。

除此之外，为了有效提高防污性能，部分研究人员还设计了分子刷结构以提高其抗污损生物附着的性能，如JOTUN公司报道过其污损释放型防污涂料产品曾利用该原理在有机硅树脂的侧链形成氟硅侧链弹性分子刷，从而改善污损生物幼体的附着。Zeuthen CM等人通过填料表面接枝分子刷结构，从而提高其抗蛋白粘附的特性。但是实际上单一分子刷结构或双亲结构对抑制污损生物均具有一定局限性。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种侧链双亲分子刷结构有机硅油及其制备方法，通过亲疏水微相分离分子刷结构，抑制蛋白粘附，有效降低亲油类污损生物附着，以实现抑制污损生物的附着。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种侧链双亲分子刷结构有机硅油制备方法，具体包括如下步骤：