[发明专利]一种具有可控释放亚铜离子特征的防污剂的制备及其应用

说明书

本发明属于防污涂料技术领域，具体涉及一种具有可控释放亚铜离子特征的防污剂的制备及其应用，本发明通过将石墨烯和铜按不同配比还原复合制备得到，所述防污剂为石墨烯‑铜复合物，应用于防污领域制备成防污涂料，不仅可使防污涂料具备可控释放亚铜离子的性能，铜离子释放过程可控且稳定并能实现高效防污，而且制备方法简单，含铜量低，对环境危害小，更环保，可应用于海洋船舶防污等海洋防污领域。

技术领域

本发明属于防污涂料技术领域，具体涉及一种具有可控释放亚铜离子特征的防污剂的制备及其应用。

背景技术

海洋是一个具有生态多样性的复杂环境，丰富的物种及其定殖方式还会随着季节的变化而变化，而海洋生物污损会对海洋工程造成严重的危害以及经济损失。现普遍使用的防污措施是防污涂料。在防污涂料中，防污剂起到主要的防污作用，但防污剂大多仅具备单一防污功能，因此需要具有广谱防污性能的防污体系。上世纪中后期，被广泛应用的有机锡类防污剂具有低剂量下高效率且广谱性的防污性能，但其高毒性对海洋生物的致畸作用以及对人类健康的危害同样不容小觑，截止2008年，有机锡类防污剂已被国际海事组织(IMO)完全禁用。自公元13世纪起，铜板的防污效果便逐渐受到关注。作为无机防污剂，铜及其化合物并不鲜见，几乎贯穿整个防污技术发展史。在铜的各种形态中，亚铜离子被认为是毒性最强的。氧化亚铜成为现代防污涂料中使用频率最高且防污效果卓群的一种防污剂，但其面临着初期爆炸性释放以及末期释放衰竭的问题，从而大大缩减了防污涂层的防污寿命。因此，涌现了不少关于氧化亚铜的缓释研究，如中国专利CN102807797A公开了一种海洋高效防污涂料及海洋高效防污涂料用广谱控释防污剂，以内含氧化亚铜(60-80％)及孔石莼(20-40％)的壳聚糖微胶囊作为控释防污剂，制备了一种防污时效达24个月的防污涂料。铜及其化合物添加到涂层中后，仅在涂层表面微米级的厚度内表现出高毒性，即存在防污效果，为了延长防污涂层的寿命，增强其防污效果，现在市场上流通的铜基涂料往往添加了较高含量的铜基防污剂。如国际涂料公司PETTIT-TRINIDAD型号的防污涂料中负载了75％的高铜含量；UTIMA型号的防污涂料中，铜基防污剂的添加量亦有60％。由于铜在水体中的沉积可能会进一步对环境造成危害。因此，随着环保意识的不断增强，在尽可能不影响涂料功效的基础上，研制铜含量低的防污剂逐渐成为了当前的研究热点。可见，研发铜含量低且具备高效广谱防污性能的长效防污涂料具有重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种具有可控释放亚铜离子特征的防污剂的制备方法，所制备得到的防污剂应用于防污领域制备成防污涂料，不仅可使防污涂料具备可控释放亚铜离子的性能，铜离子释放过程可控且稳定并能实现高效防污，而且制备方法简单，含铜量低，对环境危害小，更环保。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种具有可控释放亚铜离子特征的防污剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯分散在水中制成1mg/mL的分散液；

S2、往步骤S1的分散液中加入CuSO₄和聚乙烯吡咯烷酮；

S3、将步骤S2的分散液的pH调节至9-10；

S4、往步骤S3的分散液中加入抗坏血酸，搅拌反应进行一步还原；

S5、对步骤S4所得的产物进行离心，洗涤至中性和干燥后即得具有可控释放亚铜离子特征的防污剂。

本发明按照一定的比例，在石墨烯上原位还原金属铜，制备得到一种石墨烯负载金属铜类型的防污剂粉体，该防污剂粉体可在海水电解质的渗透下形成腐蚀电偶，其中的金属铜则可以在电解质中溶解氧的作用下发生氧化反应产生亚铜离子，而石墨烯在其中起到导电阴极的作用，同时具备良好的屏蔽性能，有助于实现亚铜离子的稳定缓释，可应用于制备具有可控释放亚铜离子性能的海洋防污涂料。