一种新型水凝胶防污涂层制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化合物技术领域，涉及一种新型水凝胶防污涂层制备方法。
【背景技术】
[0002] 海洋生物污损给船舶和海洋设施带来极大的危害，仿生防污方法因具有安全环保 和高效性等优点受到广泛重视。利用水凝胶材料模拟海豚和海洋鱼类等海洋生物皮肤表面 高含水、低弹性模量（柔软）和低摩擦系数的黏液层来防止海洋生物污损，被认为是一种革 命性的新方法。然而，水凝胶材料的低强度和低附着力严重制约了它的应用。
[0003] 海豚终日生活在海水中，但是其皮肤表层却不附着任何的污损海洋生物，研宄表 明是由于其皮肤表层凸起的绒毛结构能够持续分泌水凝胶黏液，能够通过新陈代谢更新表 层，脱除表面黏附物，从而达到抗污损生物粘附的效果。
[0004] 我国在利用水凝胶防止生物污损方面的研宄处于起步阶段。董晶[23]研宄发现离 子型水凝胶比非离子型水凝胶具有更好的防附着能力，其中阳离子聚氯化三甲基-3-丙烯 酰胺丙基胺（PDMPAA-Q)水凝胶，效果最理想，其孢子附着量最少，且配子体数、排卵量以 及萌发率均为零，适合做防污材料。中国海洋大学与青岛海洋腐蚀与防护技术国防重点实 验室 [24]联合将聚丙烯酰胺和有机硅树脂的物理共混物（COP)和聚合物（PAS)，分别加入有 机硅树脂中制成涂层，模拟了鲨鱼表皮黏液层状态，具有一定防污效果。中科院江雷 [25]课 题组研宄制备了具有微纳分级结构，超疏油特性的仿生鱼皮水凝胶表面，期望实现优异的 防污性能。以上研宄没有深入探讨水凝胶材料的防污机制，也没有考虑如何解决水凝胶附 着力和强度差的问题。在我国水凝胶这一革命性的防污材料与实海应用还相距甚远。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种水凝胶新型防污涂层制备方法，解决了现有的水凝胶 去污涂层材料强度和附着力低，防污性能低的问题。
[0006] 本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
[0007] 步骤1、按照PVA、二甲基亚砜和去离子水质量比7 :2 :1的比例混合，在搅拌条件 下，置于100-1KTC的恒温加热套中溶解完全，放入-18°C的冰箱里，冷冻20h，在室温下解 冻4h，制成PVA凝胶；
[0008] 步骤 2、将 50 克 PVA 凝胶放入含 KPS (n (KPS) /n (AMPS) = 1 % 的 AAm 溶液 500mL 中 进行浸泡，使AAm进入第一层网络中，在环境温度为4°C下浸泡24h至平衡为止，随后取出 放入由玻璃板和硅胶板组成的容器中，放入恒温50°C无氧条件下反应15h后得到PVA/PAAm 双网络结构的水凝胶；
[0009] 步骤3 :将水凝胶放入去离子水中浸泡7天，在这个过程中需要定时去更换去离子 水来除去凝胶中含有的未反应的单体；
[0010] 步骤4 :当浸泡的水凝胶吸水饱和后，干燥24小时，干燥好的水凝胶进行粉碎，用 乙醇清洗，放进超声波清洗机内清洗30min，主要是去除水凝胶微粉表面的油垢等杂质，然 后取出将水凝胶微粉放在80°C的恒温鼓风干燥箱干燥24小时；
[0011] 步骤5 :将环氧树脂100克加入消泡剂0. 55克快速搅拌，再将水凝胶微粉20克共 混快速搅拌20min，使相互混合均匀，再加入环氧树脂固化剂10克快速搅拌5min，然后放置 5min待其完全没有气泡，得到水凝胶防污涂层。
[0012] 本发明的有益效果是本发明的水凝胶去污涂层防污性能高。
【附图说明】
[0013] 图1为吸水粉改性涂层静态浸泡质量变化；（a)粒径0. 38mm吸水粉；(b)粒径 0. 25mm吸水粉；（c)粒径0. 075mm吸水粉；
[0014] 图2为粒径为0. 38mm吸水粉改性涂层摩擦系数对比图；
[0015] 图3为粒径为0. 25mm吸水粉改性涂层摩擦系数对比图；
[0016] 图4为粒径为0. 75mm吸水粉改性涂层摩擦系数对比图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0018] 一种新型水凝胶防污涂层的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
[0019] 步骤1、按照PVA、二甲基亚砜和去离子水质量比7 :2 :1的比例混合，在搅拌条件 下，置于100-1KTC的恒温加热套中溶解完全，放入-18°C的冰箱里，冷冻20h，在室温下解 冻4h，制成PVA凝胶；
[0020] 步骤 2、将 50 克 PVA 凝胶放入含 KPS (n (KPS) /n (AMPS) = 1 % 的 AAm 溶液 500mL 中 进行浸泡，使AAm进入第一层网络中，在环境温度为4°C下浸泡24h至平衡为止，随后取出 放入由玻璃板和硅胶板组成的容器中，放入恒温50°C无氧条件下反应15h后得到PVA/PAAm 双网络结构的水凝胶；
[0021] 步骤3 :将水凝胶放入去离子水中浸泡7d(天），在这个过程中需要定时去更换去 离子水来除去凝胶中含有的未反应的单体；
[0022] 步骤4 :当浸泡的水凝胶吸水饱和后，干燥24小时，干燥好的水凝胶进行粉碎，用 乙醇清洗，放进超声波清洗机内清洗30min，主要是去除水凝胶微粉表面的油垢等杂质，然 后取出将水凝胶微粉放在80°C的恒温鼓风干燥箱干燥24小时；
[0023] 步骤5 :将环氧树脂100克加入消泡剂0. 55克快速搅拌，再将水凝胶微粉20克共 混快速搅拌20min，使相互混合均匀，再加入环氧树脂固化剂10克快速搅拌5min，然后放置 5min待其完全没有气泡，得到水凝胶防污涂层。
[0024] 本发明水凝胶防污涂层的特点是：①具有超亲水和吸水性能可使涂层在海水中呈 现为水膜状态，防污性能提高可预见；②涂层制备工艺简单且原料安全无毒，符合环保要 求，并且适合舰船和水下设施等大型涉海结构的表面施工；③解决了水凝胶层附着力差的 问题，能够在海水冲刷、温差较大和干湿交替等复杂恶劣的海洋环境长期使用；④能够与现 有高性能有机防污涂层结合使用，高效复合现有防污技术。
[0025] 本发明涂层性能检测结果如表1所示。
[0026] 表 1
[0027]
【主权项】
1. 一种新型水凝胶防污涂层制备方法，其特征在于：按照以下步骤进行： 步骤1、按照PVA、二甲基亚砜和去离子水质量比7 :2 :1的比例混合，在搅拌条件下，置 于100-1KTC的恒温加热套中溶解完全，放入-18°C的冰箱里，冷冻20h，在室温下解冻4h， 制成PVA凝胶； 步骤2、将50克PVA凝胶放入含KPS (n (KPS) /n (AMPS) = 1 %的AAm溶液500mL中进行 浸泡，使AAm进入第一层网络中，在环境温度为4°C下浸泡24h至平衡为止，随后取出放入由 玻璃板和硅胶板组成的容器中，放入恒温50°C无氧条件下反应15h后得到PVA/PAAm双网络 结构的水凝胶； 步骤3 :将水凝胶放入去离子水中浸泡7天，在这个过程中需要定时去更换去离子水来 除去凝胶中含有的未反应的单体； 步骤4 :当浸泡的水凝胶吸水饱和后，干燥24小时，干燥好的水凝胶进行粉碎，用乙醇 清洗，放进超声波清洗机内清洗30min，主要是去除水凝胶微粉表面的油垢，然后取出将水 凝胶微粉放在80°C的恒温鼓风干燥箱干燥24小时； 步骤5 :将环氧树脂100克加入消泡剂0. 55克快速搅拌，再将水凝胶微粉20克共混快 速搅拌20min，使相互混合均勾，再加入环氧树脂固化剂10克快速搅拌5min，然后放置5min 待其完全没有气泡，得到水凝胶防污涂层。
【专利摘要】本发明公开了一种新型水凝胶防污涂层制备方法，将PVA、二甲基亚砜和去离子水混合、搅拌、溶解完全制成PVA凝胶；将50克PVA凝胶放入含KPS的AAm溶液中进行浸泡，得到PVA/PAAm双网络结构的水凝胶；放入去离子水中浸泡、干燥、粉碎，用乙醇清洗，干燥做成微粉，将环氧树脂加入消泡剂快速搅拌，再将水凝胶微粉共混快速搅拌均匀，再加入环氧树脂固化剂搅拌得到水凝胶防污涂层。本发明的有益效果是本发明的水凝胶去污涂层防污性能高。
【IPC分类】C09D5-16, C09D163-00
【公开号】CN104861755
【申请号】CN201510236375
【发明人】薛丽莉, 薛立莹, 李希川
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月11日