防污纳米填料及其制备方法

本公开涉及防污领域，具体涉及纳米材料及涂层材料领域，更具体涉及防污纳米填料及其制备方法。

背景技术：

1、随着海洋产业的发展，建筑、船体、管道、石油平台和海洋传感器等设施海洋污损的问题日益明显。海洋污损主要是由于菌类、藻类、藤壶等在水下设施表面不良累积而引起的海洋生物污染，进而导致建筑表面的污垢不断积累，造成管道堵塞，增加船舶航行的阻力和燃油使用量，促进腐蚀的加剧等，这些都会给海事业带来巨大的经济损失并产生严重的环境污染问题。

2、防止海洋污垢最有效和最方便的方法是通过以可控速率释放有毒分子的涂层来实现，以减少或抑制粘附的生物如细菌，藻类和软体动物的生长。但是该方法极有可能会导致海洋环境污染，影响其他海洋生物的生长和生存，因此开发长期有效的，环境友好型的防污剂显得极其重要。

3、现阶段，由于防污剂通常是物理混入涂层中，其释放速度难以控制，导致涂层的寿命短。聚合物胶囊壳可用于封装在外部刺激下水解或破裂的防污剂，以控制防污剂的释放。但是胶囊的加入会增加表面能和模量，且空心胶囊的制备相对复杂，不容易大规模应用。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本公开提供了一种防污纳米填料及其制备方法，所述防污纳米填料能够提升涂层的防污能力。

2、本公开提供的防污纳米填料的制备方法，包括步骤1至步骤5：步骤1：制备有机锌化合物；步骤2：纯化天然纳米材料；步骤3：对纯化后的纳米材料进行改性；步骤4：将改性后的纯化纳米材料接枝所述有机锌化合物；步骤5：取步骤4所得产物负载防污杀菌剂，制得防污纳米填料。

3、在一些实施例中，所述天然纳米材料包括纳米二氧化硅、埃洛石纳米管、纳米二氧化钛中的至少一种。

4、在一些实施例中，所述防污杀菌剂包括氯化铜、氯化锌、硫酸铜、硫酸锌中的至少一种。

5、在一些实施例中，在步骤1中，所述有机锌化合物通过包括氯化锌、对羟基肉桂酸在内的物质于有机溶剂中反应得到。

6、在一些实施例中，所述步骤1为：将对羟基肉桂酸溶解于去离子水中形成溶液1，然后将氢氧化钠溶解于溶液1中形成溶液2，随后将氯化锌加入到所述溶液2中形成溶液3并进行搅拌；最后将氢氧化钠溶液加入到所述溶液3中，搅拌并加热至50～100℃进行反应，得到有机锌化合物。

7、在一些实施例中，在步骤2中，所述纯化天然纳米材料通过包括埃洛石纳米管、去离子水、六偏磷酸钠在内的物质反应得到。

8、在一些实施例中，所述步骤2为：将天然纳米材料分散于去离子水中形成分散液1，将六偏磷酸钠加入到所述分散液1中，调节所述分散液1的ph值为8～11，搅拌反应12～24h；然后静置4h；取上层溶液离心后得到固体沉淀，即为纯化后的天然纳米材料。

9、在一些实施例中，在步骤3中，所述改性过程通过包括纯化后的埃洛石纳米管、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二甲基亚砜、琥珀酸酐在内的材料在有机溶剂中反应得到。

10、在一些实施例中，所述步骤3为：将纯化后的天然纳米材料分散在无水甲苯中形成混合物1，将所述混合物1用氩气脱气40～60min；将硅烷偶联剂加入到所述混合物1中形成混合物2，将混合物2在氩气气氛中在100～120℃下搅拌并回流12～24h，得到混合物3；将所述混合物3离心、干燥，得到沉淀物；将所述沉淀物分散于二甲基亚砜中，然后加入琥珀酸酐、三乙胺，在40～80℃下搅拌48～60h，离心得到改性产物。

11、在一些实施例中，所述步骤4为：在装满氮气的容器中加入乙酸丁酯、改性后的纯化纳米材料、有机锌化合物，在60～100℃下回流搅拌反应12～24h，然后在冷乙醇中沉淀，得到接枝产物。

12、在一些实施例中，所述步骤5为：将步骤4得到的接枝产物、防污杀菌剂、乙醇、无水甲苯、油酸、油胺加入到容器中形成混合物，再加入抗坏血酸，在50～80℃下持续搅拌30～60min，得到深色溶液，通过离心、洗涤、干燥，得到防污纳米填料。

13、本公开至少包括如下有益效果：原料成本低廉、绿色环保；采用本公开所述的方法制备的防污纳米填料具有良好的智能响应效果，当应用于涂层时，可增强涂层的杀菌性和抗菌性，突显其防污优势。

技术特征：

1.一种防污纳米填料的制备方法，其特征在于，包括步骤1至步骤5：

2.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述天然纳米材料包括纳米二氧化硅、埃洛石纳米管、纳米二氧化钛中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述防污杀菌剂包括氯化铜、氯化锌、硫酸铜、硫酸锌中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述有机锌化合物通过包括氯化锌、对羟基肉桂酸在内的物质于有机溶剂中反应得到。

5.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述步骤1为：将对羟基肉桂酸溶解于去离子水中形成溶液1，然后将氢氧化钠溶解于溶液1中形成溶液2，随后将氯化锌加入到所述溶液2中形成溶液3并进行搅拌；最后将氢氧化钠溶液加入到所述溶液3中，搅拌并加热至50～100℃进行反应，得到有机锌化合物。

6.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述纯化天然纳米材料通过包括埃洛石纳米管、去离子水、六偏磷酸钠在内的物质反应得到。

7.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述步骤2为：将天然纳米材料分散于去离子水中形成分散液1，将六偏磷酸钠加入到所述分散液1中，调节所述分散液1的ph值为8～11，搅拌反应12～24h；然后静置4h；取上层溶液离心后得到固体沉淀，即为纯化后的天然纳米材料。

8.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述改性过程通过包括纯化后的埃洛石纳米管、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二甲基亚砜、琥珀酸酐在内的材料在有机溶剂中反应得到。

9.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述步骤3为：将纯化后的天然纳米材料分散在无水甲苯中形成混合物1，将所述混合物1用氩气脱气40～60min；将硅烷偶联剂加入到所述混合物1中形成混合物2，将混合物2在氩气气氛中在100～120℃下搅拌并回流12～24h，得到混合物3；将所述混合物3离心、干燥，得到沉淀物；将所述沉淀物分散于二甲基亚砜中，然后加入琥珀酸酐、三乙胺，在40～80℃下搅拌48～60h，离心得到改性产物。

10.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述步骤4为：在装满氮气的容器中加入乙酸丁酯、改性后的纯化纳米材料、有机锌化合物，在60～100℃下回流搅拌反应12～24h，然后在冷乙醇中沉淀，得到接枝产物。

11.根据权利要求1所述的防污纳米填料的制备方法，其特征在于，所述步骤5为：将步骤4得到的接枝产物、防污杀菌剂、乙醇、无水甲苯、油酸、油胺加入到容器中形成混合物，再加入抗坏血酸，在50～80℃下持续搅拌30～60min，得到深色溶液，通过离心、洗涤、干燥，得到防污纳米填料。

技术总结本公开提供了防污纳米填料及其制备方法。所述的防污纳米填料包括纳米载体材料和负载于所述纳米载体材料上的防污杀菌剂；在一些实施例中，所述纳米载体材料包括接枝有机锌化合物的天然纳米材料。所述防污纳米填料的制备方法，包括步骤：制备有机锌化合物；纯化天然纳米材料；对纯化后的纳米材料进行改性；将改性后的纯化纳米材料接枝所述有机锌化合物；取所得产物负载防污杀菌剂，制得防污纳米填料。采用本公开所述的方法制备的防污纳米填料具有良好的的智能响应效果，当应用于涂层时，可增强涂层的杀菌性和抗菌性，突显其防污优势。技术研发人员：邓雅君,王世斌,李辉,居奎受保护的技术使用者：集美大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23