[发明专利]一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法

说明书

本发明公开了一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，将介孔二氧化钛纳米颗粒和Bi(NO₃)₃·5H₂O充分搅拌混合后与KI反应，制得花球状BiOI/TiO₂，用硅烷偶联剂对花球状BiOI/TiO₂进行表面处理，然后进行乙烯基硅油灌注，再加入到极地防污树脂中进行分散处理后即得目标产物。BiOI/TiO₂的加入增加了涂料涂层的耐磨性和抗冲击性能，同时BiOI/TiO₂在可见光下可降解极地海洋环境中的有机污染物，对脆弱的极地海洋环境起到保护作用；表面处理后BiOI/TiO₂与乙烯基硅油之间形成的化学键使乙烯基硅油在使用过程中不易流失；花球状BiOI/TiO₂吸附的乙烯基硅油在涂层表面形成一层保护油层，可以降低浮冰与涂层的摩擦力，降低冰、污损生物与涂层之间的附着力，提高了涂层的耐磨性能、防污性能和防覆冰能力。

技术领域

本发明涉及一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法。

背景技术

随着各国领土内自然资源的日益匮乏，极地的自然资源以及潜在航道逐渐成为大国之间战略竞争区域。然而破冰船、极地考察船等船舶在航行过程中会受到极地海洋污损生物的附着和浮冰的撞击，极大的威胁船只的稳定性和安全性。涂刷极地涂层可有效对船只形成有效防护。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所的蓝席建在表面技术杂志上发表的论文《极地低温高强韧耐磨破冰涂层制备及性能评价》中采用向氨基有机硅固化的氢化环氧树脂中添加玄武岩高硬度无机粉体和柔性减阻的聚四氟乙烯粉等骨料的方式制备了极地低温高强韧耐磨破冰涂层，涂层最终表现出优异的耐磨性、硬度和着冰力。然而树脂结构和涂层配方中没有防污活性物质，无法起到防污作用。南京林业大学的习爽在其发表的论文《基于TiO₂多孔纳米颗粒的超滑涂层防覆冰性能》中利用二氧化钛、乙基纤维素和十三氟正辛基硅烷制备的混合溶液通过溶液喷涂法制备了一种超疏水TiO₂多孔纳米涂层。由于涂层通过纳米TiO₂构筑了微纳结构锁住了润滑油，减少了润滑油的流失，可降低冰和极地污损生物的附着力。然而涂层仅由二氧化钛和乙基纤维素组成，在低温下韧性较差，受浮冰撞击涂层容易发生破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的自清洁极地海洋防污涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）将介孔二氧化钛纳米颗粒和Bi(NO₃)₃·5H₂O充分搅拌混合，搅拌混合的时间为0.2-1.5小时，搅拌完成后加入到KI水溶液中，充分搅拌反应后进行固液分离，搅拌反应的时间为1-6 小时，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物A；洗涤剂为甲醇、乙醇中的一种或两种。

(2)将产物A放入丙酮中，向丙酮中加入硅烷偶联剂KH-570，在温度40-50℃条件下充分反应，反应结束后固液分离，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物B；充分反应的时间为3-8小时，洗涤剂采用甲苯，干燥一般在温度60℃和真空条件下进行。丙酮的用量以1克产物A用50ml丙酮为宜。

(3)将产物B加入到丙二醇甲醚和二甲苯的混合液中，在温度50-85℃和氮气保护条件下，滴加乙烯基硅油3-8小时；乙烯基硅油滴加完毕后再滴加过氧化苯甲酰的二甲苯溶液，滴加完毕后继续保温反应，反应完成后得产物C；过氧化苯甲酰的二甲苯溶液的滴加时间为0.2-2小时，滴加完毕后继续反应的时间为0.5-2小时。

(4)a、将含氯的异噻唑啉酮类杀菌剂和三乙胺加入到丙二醇甲醚中，升温至90-100℃，然后滴加丙烯酸和去离子水的混合物，滴加完成后继续反应至反应完全，反应完成后得含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物；