一种用于海洋防污的超疏水胶带及其制备方法

本发明涉及超疏水材料，具体涉及一种用于海洋防污的超疏水胶带及其制备方法。

背景技术：

1、海洋生物污损是海洋工程材料服役中面临的重要难题，装备表面深受海洋生物污损的严重困扰。海洋生物污染是指海洋中的附着生物在水下设施表面大量附着聚集以及生长繁殖形成的生物污垢。海洋中附着性生物种类繁多，包含细菌、藻类(硅藻和藻类孢子)、藤壶、贻贝等。

2、大量海洋生物附着污损带来的问题和危害主要体现在以下四个方面：第一，生物附着污损，减小海水输送管道流动截面积，造成海水流量降低，输水效率下降，严重时可完全堵塞输水管道，影响用水设施正常运行。第二，生物附着污损增加阻力，提高输水设备能耗，降低冷却器效率，增加设备维护费用，降低生产运行经济性。第三，污损生物附着造成设备缝隙腐蚀并加速设备的腐蚀速率，或造成关键部位阀门、仪器仪表等设备失常或损坏。海洋生物污染对海洋工业、海洋运输、元素吸附造成严重的危害。第四，细菌、藻类附着在吸附剂的表面，造成孔道阻塞，降低了吸附剂吸附效率，对海水中元素的富集造成巨大的影响。基于海洋生物污垢研究现状，随着海洋防污这一领域研究不断深入，构建海洋防污涂层是解决海洋生物污染的有效途径。目前，超疏水涂层是最具有发展潜力的防污方法。

3、为了有效降低生物污损的影响，涂层防护是解决该问题高效的方式之一。近年来，超疏水涂层因其具有特殊的润湿性，良好的自清洁、防腐蚀、防结冰等性能，能够有效地减少航行体在行驶过程中受到的海水阻力与能源消耗、抑制海洋生物附着、减缓海水腐蚀、降低冰附着力，在海洋领域具有良好的应用潜力

4、目前超疏水涂层在抗海洋生物污损领域主要有以下四类：

5、1)聚二甲基硅氧烷类(pdms)类材料。pdms基材料质地柔软，且表面能低，具有良好的疏水性，实现海洋防污效果。

6、2)含氟聚合物。含氟聚合物因其有长c-f链，被称为低表面能聚合物。c-f键具有良好的疏水性质，因此大多数情况下，选用含氟物质对表面进行改性，提升超疏水性能，实现海洋抗污染效果。

7、3)光滑超疏水表面。由油润滑原理形成超润滑表面，可以阻止细菌附着在基体表面，实现海洋抗生物污损效果。

8、4)低表面能和表面微/纳米多级粗糙结构的协同作用的超疏水涂层。超疏水涂层利用液体的不浸润性，带走表面的污垢，实现自清洁效应。

9、但是，当前超疏水抗污涂层存在以下问题：第一，机械强度低，柔性差，在抵御海水的冲击中存在缺陷；第二，可更换性差，需要利用大型设备作业，经济成本高。因此，急需研发具有良好机械强度，可拉伸性，抵御海浪的冲击，同时可以直接水下作业更换超疏水防污涂层，降低经济成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于海洋防污的超疏水胶带及其制备方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于海洋防污的超疏水胶带，包括粘附层、中间层和超疏水层，所述中间层为ecoflex薄膜，粘附层和超疏水层分别位于中间层的两侧；所述粘附层包括以下的原料：

3、丙烯酰胺： 0.6～1.2g， 2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯：2.5～5ml，

4、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐：3～6ml， 光引发剂2959：9～12mg；所述超疏水层包括以下的原料：

5、

6、其中，所述白色疏水粉末由以下的原料组成：

7、

8、一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，它包括以下步骤：

9、s1.制备粘附层前驱液：取丙烯酰胺、2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐混合搅拌后加入光引发剂2959，搅拌反应后，得粘附层前驱液；

10、s2.制备疏水粉末：将微米二氧化硅和纳米二氧化硅加入无水乙醇中，再加入盐酸、辛基三甲氧基硅烷、去离子水，75～85℃的水浴条件下搅拌反应30～90min后，真空抽滤并干燥，得白色疏水粉末；

11、s3.组装超疏水胶带：

12、s31.中间层预处理：ecoflex薄膜浸泡在5～15wt％二苯甲酮的乙醇溶液中5～15min，取出后吹扫薄膜残余液体，得预处理后的ecoflex薄膜；

13、s32.制备粘附层：将步骤s1制备的粘附层前驱液与预处理后的ecoflex薄膜的一侧接触，紫外固化1.5～2.5h，形成粘附层；

14、s33.制备超疏水层：将形成粘附层的预处理后的ecoflex薄膜拉伸至原长度的1.5～2.5倍，取步骤s2制备的白色疏水粉末，溶于无水乙醇和乙酸乙酯中，再加入pvdf、feve和bayer n3390固化剂，搅拌20～40min后所得混合液喷涂于拉伸后ecoflex薄膜的另一侧，形成超疏水层，固化后所得产品即为超疏水胶带。

15、进一步地，步骤s31中所述ecoflex薄膜的制备方法为：ecoflex的a部分和b部分混合均匀后，放入真空干燥机中除泡5～15min，然后倒入培养皿中静置20～28h，得到ecoflex薄膜。

16、进一步地，步骤s31中所述ecoflex薄膜在浸泡前还包括用甲醇和超纯水清洗的步骤，清洗后用氮气吹干ecoflex薄膜表面液体。

17、进一步地，步骤s32所述制备粘附层的具体操作为：先将预处理后的ecoflex薄膜的一侧面上放置框形硅胶模具，然后将粘附层前驱液倒入框形硅胶模具中，所述框形硅胶的厚度为0.5～1mm。

18、进一步地，所述紫外固化的条件为：紫外波长365nm。

19、进一步地，步骤s33中所述喷涂采用喷枪进行喷涂，喷枪的压力为0.4～0.6mpa，喷枪与预处理后的ecoflex薄膜的距离为8～12cm。

20、进一步地，步骤s33所述固化为95～105℃的烘箱中固化1.5～2.5h。

21、本发明具有以下优点：

22、(1)本发明公开的一种用于海洋防污的超疏水胶带，引入中间弹性体ecoflex膜，可提高超疏水胶带的机械性能，使超疏水胶带具有可拉伸性，柔性，保护海洋金属表面防止生物附着，可作为一种新型防污手段；同时超疏水胶带拥有良好的力学性能和使用寿命，可抵御海浪的冲击，在真实的海洋环境中具有很大的应用价值。

23、(2)本发明方法结合水下粘附工程，引入离子凝胶作为粘附层，可实现水下直接固定或更换超疏水涂层。离子凝胶不仅具有良好的柔性，透明性，可实现设备可视化功用；还具有良好的粘附力，可实现在水下直接作业更换超疏水表面，从而实现保护海洋设备表面的目的。此结合方式，既实现超疏水涂层在水下的直接固定又解决其可更换性差的问题，同时节约成本，保护金属设备表面，降低海洋污染带来的经济损失。

技术特征：

1.一种用于海洋防污的超疏水胶带，其特征在于，包括粘附层、中间层和超疏水层，所述中间层为ecoflex薄膜，粘附层和超疏水层分别位于中间层的两侧；

2.根据权利要求1所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，步骤s31中所述ecoflex薄膜的制备方法为：ecoflex的a部分和b部分混合均匀后，放入真空干燥机中除泡5～15min，然后倒入培养皿中静置20～28h，得到ecoflex薄膜。

4.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，步骤s31中所述ecoflex薄膜在浸泡前还包括用甲醇和超纯水清洗的步骤，清洗后用氮气吹干ecoflex薄膜表面液体。

5.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，步骤s32所述制备粘附层的具体操作为：先将预处理后的ecoflex薄膜的一侧面上放置框形硅胶模具，然后将粘附层前驱液倒入框形硅胶模具中，所述框形硅胶的厚度为0.5～1mm。

6.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，所述紫外固化的条件为：紫外波长365nm。

7.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，步骤s33中所述喷涂采用喷枪进行喷涂，喷枪的压力为0.4～0.6mpa，喷枪与预处理后的ecoflex薄膜的距离为8～12cm。

8.根据权利要求2所述的一种用于海洋防污的超疏水胶带的制备方法，其特征在于，步骤s33所述固化为95～105℃的烘箱中固化1.5～2.5h。

技术总结本发明涉及超疏水材料技术领域，具体涉及一种用于海洋防污的超疏水胶带及其制备方法。所述超疏水胶带包括粘附层、中间层和超疏水层，中间层为ecoflex薄膜，粘附层和超疏水层分别位于中间层的两侧。制备方法包括制备粘附层前驱液、制备疏水粉末和组装超疏水胶带。本发明公开的一种用于海洋防污的超疏水胶带，引入弹性体ecoflex膜作为中间层，可提高超疏水胶带的机械性能，使超疏水胶带具有可拉伸性，柔性。离子凝胶作为粘附层，可实现直接在水下原位修复或替换超疏水表面，防止海洋微生物附着，保护海洋设备金属表面；同时超疏水胶带拥有良好的力学性能和使用寿命，可抵御海浪的冲击，在真实海洋环境中具有很大的应用前景。技术研发人员：王宁,赵珮淇,石瑟,袁益辉受保护的技术使用者：海南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11