本發明專利技術涉及一種抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，該方法采用含辣素官能團的單體與聚硅氧烷改性丙烯酸酯、碳氫鏈丙烯酸酯單體和含羥基丙烯酸酯單體自由基聚合反應，制得一種含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂，最后將該樹脂和多異氰酸酯固化劑按比例混合攪拌均勻，經過交聯固化，獲得一種抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑；本發明專利技術制備的抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑結合了低表面能與抗菌的雙重效果，并且提供了室溫下可控的交聯固化方式，具有很好的實際應用價值，用作海洋防污涂料，不僅可以抑制海洋生物的吸附，還能通過辣素官能團殺死吸附在船體表面的微生物。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種防污涂層劑及其制備方法，尤其涉及一種既具有低表面能又具有殺菌性的抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法。
技術介紹
在海洋中的船只或者水下設備都會受到海洋生物的污損，對于它們的性能、使用壽命等造成負面的影響。而解決海洋生物污損的方法有機械清除，水下清理，涂覆海洋防污涂料等，其中最有效也是最方便的就是涂覆海洋防污涂料。現階段的海洋防污涂料要達到防污的效果，主要通過兩個途徑，一是毒殺，通過毒性物質直接殺死吸附在表面的海洋生物，二是低表面能，通過疏水疏油性防止海洋生物在表面富集。毒殺型海洋防污涂料最好的是有機錫自拋光涂料，而錫類防污劑因為其對海洋環境有污染，所以在2008年I月I日已經禁止使用。作為替代品的銅系防污劑也被發現對環境有破壞性，所以在部分海域已經被禁止使用。而目前為止，還沒有找到既長效又環保的防污劑，因此僅僅是毒殺性的防污劑，很難達到好的防污效果。低表面能是指表面能低于100mN/m的材料，而所對應的水靜態接觸角則要>98°，低表面能型防污涂料也稱為污損釋放型防污涂料，主要是指基于氟碳樹脂和有機硅化合物的低表面能防污涂料，從保護環境的角度看，低表面能防污涂料由于不含毒殺劑，是防污涂料最有吸引力的選擇；有研究表明生物的附著與物體的表面能有關，并且得到當物體表面能在22-25mN/m時生物附著強度最小的結論。但由于海洋生物的附著機理極其復雜，防污涂料的防污效果受到諸多因素的制約，目前所使用的低表面能涂料只有趨避作用，一旦海洋生物吸附在船底，則需要施加一定的力才能夠脫離，所以只能應用在高速船體上。因此，必須將低表面能等多種有效防污技術協同作用，方能更好地實現高效、無毒、節能的防污目標。常用的方式是在低表面能基料里面混入毒殺型物質，比如將苯甲酸鈉，辣素，納米銀等物質加入到聚硅氧烷樹脂`內部，通過其在海洋中的慢慢釋放而達到殺死海洋附著生物的效果。而最新的研究成果則是在具有低表面能的高分子鏈上引入具有殺菌效果的側鏈基團，比如長碳鏈季銨鹽或者三氯生基團。這樣使涂料通過與海洋生物接觸，依靠毒殺基團能夠將吸附在船只或水下物體表面的海洋生物殺死，又能通過有機硅的疏水疏油性能，抑制海洋生物開始在船只或水下物體表面的生長，很有效地將兩者結合。這種方式既結合了低表面能和毒殺兩種效果，同時，由于不釋放毒殺劑，可以很好的保護海洋環境，是一種具有良好應用前景的制備環保型海洋防污涂料的思路和途徑。有機硅聚合物具有低表面能的特性，能夠有效地防止生物在其表面吸附、生長，而且與另一類低表面能物質有機氟類化合物相比，其成本也比較低，應用廣泛。辣素類化合物綠色環保、具有良好的殺菌活性，在海洋防污中，可以控制細菌吸附的步驟，從而阻斷其它大型生物繼續在船舶表面生長。因此，將有機硅與辣素類化合物通過化學鍵合的方式結合作為防污涂料，具有很好的效果并且不會釋放低分子量的毒殺劑。但是有機硅分子間作用力較弱，作為單一材料使用時，力學性能差，同時有機硅低表面能涂層與基體之間的附著力一般較差，在一定程度上限制了其應用范圍。聚氨酯材料有優良的機械耐磨性能，力學性能，表面附著力，應用范圍極為廣泛。如能將聚硅氧烷與聚氨酯結合起來，不僅有效地提高聚氨酯的耐水性、耐候性，而且同時克服了聚硅氧烷機械性能差的缺點。但由于有機硅和聚氨酯的相容性較差，一般需要提供第三組分加以改善。丙烯酸酯類涂層具有優良的耐熱性、耐候性、耐腐蝕性、附著力高等優點，通過有機硅改性的丙烯酸酯樹脂而制得的有機硅-丙烯酸酯-聚氨酯復合體系結合了三者的優點，且成本較低，極大的拓寬了其應用領域，已成為低表面能涂層聚合物活躍的研究領域之一。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有技術的缺點與不足，提供了。本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案為:，其特征在于，包括如下步驟: (1)將0.5-1.5重量份的引發劑溶于10-30重量份的有機溶劑中，預熱至55°C -95°C,得第一溶液； (2)將10-50重量份含辣素官能團的單體、10-50重量份聚硅氧烷改性丙烯酸酯、20-70重量份碳氫鏈丙烯酸酯單體、20-70重量份含羥基丙烯酸酯單體、1.5-4.5重量份的引發劑和0.5-6重量份的鏈轉移劑溶于20-90重量份的有機溶劑中，得第二溶液，將第二溶液緩慢滴加到第一溶液中，控制滴加速度為0.5-2mL/s ;加完后，保溫4-6小時，加入0.5-1.5重量份的引發劑，升溫至65°C _105°C，保溫4h-24h，得到含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙稀Ife酷樹脂溶液； (3)取步驟(2)得到的含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂溶液、有機溶劑、填料、催化劑按重量比50-79.5:10-25:10-25:0.5-1.5混合均勻，室溫下加入混合物重量20-40%的多異氰酸酯固化劑，充分攪拌即得到抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑。本專利技術相對于現有技術的有益效果是: 1、本專利技術采用自由基聚合將有機硅和辣素官能團引入到丙烯酸酯樹脂上，通過多異氰酸酯固化，得到一種抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑，既可以依靠殺菌基團將吸附在船只或水下物體表面的細菌殺滅，控制細菌吸附的步驟，從而阻斷其它大型生物繼續在船舶表面生長，又能通過有機硅的疏水疏油性能，抑制海洋生物開始在船只或水下物體表面的生長。這種方式既結合了低表面能和毒殺兩種效果，同時，由于不釋放毒殺劑，可以很好的保護海洋環境。本專利技術樹脂固含量高，并且提供了室溫下可控的交聯固化方式，具有很好的實際應用價值。2、本專利技術合成的抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑成膜后經測定，靜態水接觸角在98°以上，說明具有了低表面能； 3、硅樹脂本身的成膜性、透氣性、耐磨性比較好，賦予被涂飾表面具有更好的耐候性和防污性能；本合成方法簡單、方便、成膜快，能夠在玻璃、PVC板材和金屬板材等多種表面使用。【具體實施方式】本專利技術，包括如下步驟: 1.將0.5-1.5重量份的引發劑溶于10-30重量份的有機溶劑中，預熱至55°C -95°C,得第一溶液； 2.將10-50重量份含辣素官能團的單體、10-50重量份聚硅氧烷改性丙烯酸酯、20-70重量份碳氫鏈丙烯酸酯單體、20-70重量份含羥基丙烯酸酯單體、1.5-4.5重量份的引發劑和0.5-6重量份的鏈轉移劑溶于20-90重量份的有機溶劑中，得第二溶液，將第二溶液緩慢滴加到第一溶液中，控制滴加速度為0.5-2mL/s ;加完后，保溫4-6小時，加入0.5-1.5重量份的引發劑，升溫至65°C_105°C，保溫4h-24h，得到含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙稀Ife酷樹脂溶液； 3.取步驟2得到的含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂溶液、有機溶劑、填料、催化劑按重量比50-79.5:10-25:10-25:0.5-1.5混合均勻，室溫下加入混合物重量20-40%的多異氰酸酯固化劑，充分攪拌即得到抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑。制備過程中，所述的引發劑選自2，2’ -偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰。制備過程中，所述的有機溶劑由酯類、酮類和醚酯類溶劑中的一種或多種按任意配比混合組成；所述的酯類溶劑選自乙酸丁酯、乙酸乙酯；所述的酮類溶劑選自丙酮、甲基乙基酮；所述的醚酯類溶劑選自乙二醇本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將0.5?1.5重量份的引發劑溶于10?30重量份的有機溶劑中，預熱至55℃?95℃，得第一溶液；（2）將10?50重量份含辣素官能團的單體、10?50重量份聚硅氧烷改性丙烯酸酯、20?70重量份碳氫鏈丙烯酸酯單體、20?70重量份含羥基丙烯酸酯單體、1.5?4.5重量份的引發劑和0.5?6重量份的鏈轉移劑溶于20?90重量份的有機溶劑中，得第二溶液，將第二溶液緩慢滴加到第一溶液中，控制滴加速度為0.5?2mL/s；加完后，保溫4?6小時，加入0.5?1.5重量份的引發劑，升溫至65℃?105℃，保溫4h?24h，得到含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂溶液；（3）取步驟2得到的含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂溶液、有機溶劑、填料、催化劑按重量比50?79.5:10?25:10?25:0.5?1.5混合均勻，室溫下加入混合物重量20?40%的多異氰酸酯固化劑，充分攪拌即得到抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑。
【技術特征摘要】
1.一種抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將0.5-1.5重量份的引發劑溶于10-30重量份的有機溶劑中，預熱至55°C -95°C,得第一溶液； (2)將10-50重量份含辣素官能團的單體、10-50重量份聚硅氧烷改性丙烯酸酯、20-70重量份碳氫鏈丙烯酸酯單體、20-70重量份含羥基丙烯酸酯單體、1.5-4.5重量份的引發劑和0.5-6重量份的鏈轉移劑溶于20-90重量份的有機溶劑中，得第二溶液，將第二溶液緩慢滴加到第一溶液中，控制滴加速度為0.5-2mL/s ;加完后，保溫4-6小時，加入0.5-1.5重量份的引發劑，升溫至65°C _105°C，保溫4h-24h，得到含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙稀Ife酷樹脂溶液； (3)取步驟2得到的含羥基和辣素官能團的有機硅改性丙烯酸酯樹脂溶液、有機溶劑、填料、催化劑按重量比50-79.5:10-25:10-25:0.5-1.5混合均勻，室溫下加入混合物重量20-40%的多異氰酸酯固化劑，充分攪拌即得到抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑。2.根據權利要求1所述抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，其特征在于，所述引發劑選自2，2’ -偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰。3.根據權利要求1所述抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑由酯類、酮類和醚酯類溶劑中的一種或多種按任意配比混合組成；所述的酯類溶劑選自乙酸丁酯、乙酸乙酯；所述的酮類溶劑選自丙酮、甲基乙基酮；所述的醚酯類溶劑選自乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯。4.根據權利要求1所述抗菌型低表面能改性聚氨酯防污涂層劑的制備方法，其特征在于，所述含辣素官能...
【專利技術屬性】
技術研發人員：詹曉力，陳曦，劉海龍，張慶華，陳豐秋，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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