纳米酶协同生物质材料的防污涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种纳米酶协同生物质材料的防污涂层

【技术实现步骤摘要】
纳米酶协同生物质材料的防污涂层、制备方法及用途


[0001]本专利技术属于防污涂层
，涉及一种纳米酶协同生物质材料的防污涂层
、
制备方法及用途
。

技术介绍

[0002]聚二甲基硅氧烷是一种常见的低表面能材料，污损生物在其表面难以牢固附着，具有优异的污损释放能力，因此广泛应用于防污材料
。
但由于聚二甲基硅氧烷与基材附着力弱，静态防污能力差，其应用受到严重限制，目前许多研究致力于优化聚二甲基硅氧烷的性能
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米酶协同生物质材料的防污涂层
、
制备方法及用途，本专利技术采用被动防污和主动防污相结合的方式，以疏水改性剂为主材，在生物质材料表面原位生长无机粒子作为填料以增强涂层的机械性能和附着力，同时加入纳米酶产生活性氧簇起到主动防污的作用，本专利技术提供的涂层制备方法工艺简单，对环境友好，可应用于海洋设备及医学材料等表面的防污
。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种纳米酶协同生物质材料的防污涂层的制备方法，所述制备方法包括：
[0006]（Ⅰ）生物质材料悬浮液
、
氨水和无机填料前驱体混合反应，无机填料前驱体反应生成无机填料并原位生长于生物质材料上，得到改性生物质材料；
[0007]（Ⅱ）纳米酶
、
疏水改性剂和溶剂混合得到改性溶液，将步骤（Ⅰ）得到的改性生物质材料加入所述改性溶液中依次进行混合球磨和高压均质，得到涂层浆料；
[0008]（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的涂层浆料涂覆于基材表面，干燥后在所述基材表面形成防污涂层
。
[0009]本专利技术采用被动防污和主动防污相结合的方式，以疏水改性剂为主材，在生物质材料表面原位生长无机粒子作为填料以增强涂层的机械性能和附着力，同时加入纳米酶产生活性氧簇起到主动防污的作用，本专利技术提供的防污涂层的制备方法工艺简单，对环境友好，可应用于海洋设备及医学材料等表面的防污
。
[0010]本专利技术提供的生物质材料包括纤维素和甲壳素，纤维素和甲壳素作为生物基材料，具有极高的机械强度和环境友好特性，为了增强其与疏水改性剂的相容性，本专利技术通过在生物质材料表面原位生长无机填料，在防止相分离的同时还可以进一步提高防污涂层的机械强度
。
[0011]本专利技术采用低表面能的疏水改性剂对防污涂层进行疏水改性，经过生物质材料和聚二甲基硅氧烷共同作用后，使得形成的防污涂层表面凹凸不平，成功构筑了超疏水性能所需要的微观粗糙结构及低表面能特性，使得防污涂层的表面能大幅降低，接触角增大，疏
水性提高，使得水中生物难以在防污涂层表面附着，即使附着也并不牢固，在水流或其他外力作用下很容易脱落
。
由于低表面能的防污涂层是基于涂层表面的物理作用实现的防污效果，因此不存在毒性物质释放损耗问题，安全环保，不会破坏水域环境，对人类健康不产生任何影响，并能起到长期的防污作用
。
[0012]本专利技术在改性溶液中加入具有氧化活性的纳米酶，可以催化水和氧气产生超氧自由基与羟基自由基，产生的自由基能够杀死涂层表面附着的生物，起到主动防污的作用
。
同时，纳米酶作为一种疏水
、
绝缘的材料还具有防腐效果，对基材表面起到更好的保护作用
。
[0013]本专利技术提供的防污涂层只需通过简单的共混方法即可制备得到，制备过程绿色环保，无化学污染，且制备得到的涂层无毒无害，与基体之间的附着力强，可涂覆于各类基材表面，兼具良好的机械性能与较好的防污效果，有望应用于生物医药和海洋船舶等领域
。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤（Ⅰ）的具体操作步骤包括：将生物质材料悬浮液与氨水混合搅拌得到混合液，随后向混合液中缓慢滴加无机填料前驱体，继续搅拌；
[0015]在一些优选的实例中，所述生物质材料包括纤维素和
/
或甲壳素
。
[0016]本专利技术通过在涂层中添加纤维素和
/
甲壳素可以大幅提高涂层与基体之间的界面性能，使得涂层与基体之间通过生物质材料产生强界面相互作用
。
均匀分散于涂层浆料中的纳米纤维素和
/
纳米甲壳素通过桥接作用促使涂层与基材界面处的剥离应力重新分布，从而延缓了裂纹的扩展和蔓延；同时，纳米纤维素和
/
纳米甲壳素的桥接作用同时抑制了局部的层间应力，减少了相邻层的层间应力集中，从而提高了涂层的弯曲强度
。
此外，纳米纤维素和
/
纳米甲壳素在涂层浆料中形成了刚性网络，无机填料原位生长于由纳米纤维素和
/
纳米甲壳素形成的刚性网络结构中，位于裂纹扩展路径上的无机填料阻碍了涂层与基材界面处的裂纹扩展
。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述生物质材料悬浮液的固含量为
0.1
‑
5wt%
，例如可以是
0.1wt%、0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%、4wt%、4.5wt%
或
5wt%
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0018]在一些优选的实例中，所述氨水的质量分数为
15
‑
28wt%
，例如可以是
15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%
或
28wt%
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0019]在一些优选的实例中，所述生物质材料悬浮液与氨水混合搅拌的时间为
10
‑
60min
，例如可以是
10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min
或
60min
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0020]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述无机填料前驱体的滴加速度为
0.5
‑
1g/min
，例如可以是
0.5g/min、0.55g/min、0.6g/min、0.65g/min、0.7g/min、0.75g/min、0.8g/min、0.85g/min、0.9g/min、0.95g/min
或
1g/min
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0021]在一些优选的实例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米酶协同生物质材料的防污涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：（Ⅰ）生物质材料悬浮液
、
氨水和无机填料前驱体混合反应，无机填料前驱体反应生成无机填料并原位生长于生物质材料上，得到改性生物质材料；（Ⅱ）纳米酶
、
疏水改性剂和溶剂混合得到改性溶液，将步骤（Ⅰ）得到的改性生物质材料加入所述改性溶液中依次进行混合球磨和高压均质，得到涂层浆料；（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的涂层浆料涂覆于基材表面，干燥后在所述基材表面形成防污涂层
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）的具体操作步骤包括：将生物质材料悬浮液与氨水混合搅拌得到混合液，随后向混合液中缓慢滴加无机填料前驱体，继续搅拌；优选地，所述生物质材料包括纤维素和
/
或甲壳素
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质材料悬浮液的固含量为
0.1
‑
5wt%
；优选地，所述氨水的质量分数为
15
‑
28wt%
；优选地，所述生物质材料悬浮液与氨水混合搅拌的时间为
10
‑
60min。4.
根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述无机填料前驱体的滴加速度为
0.5
‑
1g/min
；优选地，所述氨水与所述无机填料前驱体的体积比为
1:(0.5
‑
1)
；优选地，加入所述无机填料前驱体后继续搅拌1‑
5h
；优选地，所述机填料前驱体为正硅酸乙酯，反应得到的无机填料为二氧化硅纳米颗粒
...

【专利技术属性】
技术研发人员：武江洁星，段妍伊，刘朝辉，黄仁亮，苏荣欣，
申请(专利权)人：天津大学宁波永续新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：