一種粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法。(1)將無機粘土加熱溶于去離子水中，充分溶解得到懸浮液，然后將該懸浮液超聲分散，得到均勻的粘土分散液；(2)向粘土分散液中加入聚乙烯醇，80～100℃下攪拌2～3h，得到粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液；(3)將粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液重復(fù)至少三次冷凍-解凍過程，制得粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠。本方法制備工藝簡單，原料易于得到且制備成本低廉。所得凝膠體系防污效果優(yōu)良，可有效抑制蛋白及海洋藻類的附著，在船舶防污材料領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種防污水凝膠的制備方法，尤其涉及一種機械性能良好的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋污損生物是指附著在船舶和海洋中其他設(shè)施表面的動物、植物和微生物的總稱。這些細(xì)菌、藻類以及各種微生物、海洋動植物等生物在海洋設(shè)施表面附著、生長，這種現(xiàn)象就叫做生物污損。近年來，與海洋有關(guān)的行業(yè)(包括海水養(yǎng)殖、海底石油和海底礦產(chǎn)、海洋發(fā)電等)在迅速發(fā)展，人們開始越來越多的重視海洋生物污損現(xiàn)象，如何有效地防治海洋生物污損成為當(dāng)今開發(fā)海洋產(chǎn)業(yè)首要解決的一個問題。
[0003]傳統(tǒng)的防污方法都是基于固體材料，較少人關(guān)注柔軟的、濕潤的材料，例如水凝膠。鯨魚、海豚等海洋生物表面不易附著污染物，這是由于其表層明顯為軟的濕潤的表面。在人類口腔黏膜內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了類似的防污行為。最近幾年有關(guān)水凝膠的研究結(jié)果表明，水凝膠可在一定程度上抵抗蛋白質(zhì)的吸附，并且以其較高的吸水率和無毒性吸引了世界各國的研究者，是一種潛在的高效且環(huán)保的新型海洋防污涂料。例如中國專利文件“一種脊?fàn)钗⒔Y(jié)構(gòu)表面的防污材料制備方法”(申請?zhí)?01110162971.2)公開了一種在聚二甲基硅氧烷表面水解形成T12凝膠膜層，然后利用聚丙烯酸乙醇溶液與T12膜層進(jìn)行自組裝反應(yīng)從而模擬鯊魚表皮鱗片表面的 脊?fàn)钗⒔Y(jié)構(gòu)，其防腐防污效果明顯。又如中國專利文件“一種多孔水凝膠的制備方法及其應(yīng)用”(申請?zhí)?01210127397.1)公開了一種酰胺類改性聚乙烯醇多孔水凝膠的方法，將這種水凝膠放入海洋防污細(xì)菌培養(yǎng)液中達(dá)到溶脹平衡后放置在海洋環(huán)境中，在海洋污損生物生長旺季基本沒有任何污損生物的附著。還有中國專利文件“一種常溫固化防污減阻水凝膠軟涂層的制備”(申請?zhí)?01010549677.2)、“一種防污材料及其應(yīng)用”(申請?zhí)?01010589284.4)、“一種改性有機硅聚合物、制備方法及其應(yīng)用”(申請?zhí)?01210362472.2)等都是與防污水凝膠有關(guān)的技術(shù)，這些水凝膠防污材料雖然防污效果明顯，但是原料價格昂貴、成本較高，制備過程復(fù)雜且水凝膠涂層機械性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，原料易于得到且制備成本低廉，所得凝膠體系防污效果優(yōu)良的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006](I)將無機粘土加熱溶于去離子水中，充分溶解得到懸浮液，然后將該懸浮液超聲分散，得到均勻的粘土分散液；
[0007](2)向粘土分散液中加入聚乙烯醇，80~100°C下攪拌2~3h，得到粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液；
[0008](3)將粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液重復(fù)至少三次冷凍-解凍過程，制得粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠。[0009]本發(fā)明還可以包括:
[0010]1、所述將無機粘土加熱溶于去離子水中，無機粘土的用量的比例為0.5~
4.0g/100mL 水。
[0011]2、所述向粘土分散液中加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的用量為5~10g/100mL水。
[0012]3、所述冷凍-解凍過程中，冷凍溫度為_20°C，解凍溫度為20°C。
[0013]4、所述無機粘土為膨潤土、高嶺土以及云母無機層狀硅酸鹽粘土類中的至少一種。
[0014]5、所述聚乙烯醇的聚合度為500~3000，醇解度為50%~90 %。所述聚乙烯醇采用的規(guī)格為1788、1795、1799或2099的聚乙烯醇中的一種或者多種任意混合。
[0015]本發(fā)明的方法制備的防污水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻，適量的粘土在凝膠體系中充當(dāng)物理交聯(lián)點，從而增強水凝膠體系的機械強度。本方法制備工藝簡單，原料易于得到且制備成本低廉。所得凝膠體系防污效果優(yōu)良，可有效抑制蛋白及海洋藻類的附著，在船舶防污材料領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用表面帶有大量羥基的聚乙烯醇為基底材料，添加價格比較低廉并且易得的層狀硅酸鹽粘土，用去離子水為溶劑，經(jīng)冷凍解凍數(shù)次物理交聯(lián)，最終制得機械性能優(yōu)異的防污水凝膠。選取的這類粘土其層間靠范德華作用相結(jié)合，作用力比較弱，很容易形成穩(wěn)定的懸浮液，當(dāng)其加入到聚乙烯醇水凝膠基質(zhì)中后，會起到一定的物理交聯(lián)點的作用，從而使得復(fù)合體系的機械性能得到增強。該發(fā)明操作工藝簡單、成本低廉，所制得的防污水凝膠具有良好的機械性能以及抗海藻附著及抗蛋白吸附的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為膨潤土添加量為1.0%的改性聚乙烯醇水凝膠的SEM圖。
[0018]圖2為不同粘土含量的改性聚乙烯醇水凝膠的蛋白質(zhì)吸附。
[0019]圖3為云母添加量為2.0%的改性聚乙烯醇水凝膠表面海藻的附著情況。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明的具體實施進(jìn)行詳述。
[0021]實施例1:稱取膨潤土 4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，使粘土在溶液中分散均勻，然后加入聚乙烯醇10份，使其充分溶解，通過物理交聯(lián)法制備粘土改性聚乙烯醇水凝膠。
[0022]實施例2:稱取高嶺土 4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，使粘土在溶液中分散均勻，然后加入聚乙烯醇10份，使其充分溶解,重復(fù)三次冷凍-解凍過程制得粘土改性聚乙烯醇水凝膠。
[0023]實施例3:稱取高嶺土 4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，室溫下磁力攪拌2h，得到粘土分散液，然后將該懸浮液超聲20min，使粘土在溶液中分散均勻，然后加入聚合度為1750，醇解度為50%的聚乙烯醇，攪拌3h，使其充分溶解，重復(fù)三次冷凍-解凍過程制得粘土改性聚乙烯醇水凝膠。
[0024] 實施例4:稱取云母4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，室溫下磁力攪拌2h，得到粘土分散液，然后將該懸浮液超聲20min，使粘土在溶液中分散均勻，用油浴鍋加熱溶液至90°C，加入聚合度為1750，醇解度為50%的聚乙烯醇，攪拌3h，使其充分溶解，重復(fù)三次冷凍-解凍過程制得粘土改性聚乙烯醇水凝膠。
[0025]實施例5:稱取云母4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，室溫下磁力攪拌2h，得到粘土分散液，然后將該懸浮液超聲20min，使粘土在溶液中分散均勻，用油浴鍋加熱溶液至90°C，加入聚合度為1750，醇解度為50%的聚乙烯醇，攪拌3h，使其充分溶解，將粘土與聚乙烯醇的混合溶液一部分倒入培養(yǎng)皿中澆注成片，另一部分倒入離心管中澆注成柱，重復(fù)三次冷凍-解凍過程制得粘土改性聚乙烯醇水凝膠。
[0026]實施例6:稱取云母4份(占整個復(fù)合水凝膠體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，定量加到水溶液中，室溫下磁力攪拌2h，得到粘土分散液，然后將該懸浮液超聲20min，使粘土在溶液中分散均勻，用油浴鍋加熱溶液至90°C，加入聚合度為1750，醇解度為50%的聚乙烯醇，攪拌3h，使其充分溶解，將粘土與聚乙烯醇的混合溶液一部分倒入培養(yǎng)皿中澆注成片，另一部分倒入離心管中澆注成柱，將樣品放置_20°C下冷凍12h，然后放置20°C下解凍12h。重復(fù)三次冷凍-解凍過程制得粘土改性聚乙烯醇 水凝膠。
【權(quán)利要求】
1.一種粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是: (1)將無機粘土加熱溶于去離子水中，充分溶解得到懸浮液，然后將該懸浮液超聲分散，得到均勻的粘土分散液； (2)向粘土分散液中加入聚乙烯醇，80~100°C下攪拌2~3h，得到粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液； (3)將粘土改性聚乙烯醇水凝膠混合溶液重復(fù)至少三次冷凍-解凍過程，制得粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述將無機粘土加熱溶于去離子水中，無機粘土的用量的比例為0.5~4.0g/100mL水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述向粘土分散液中加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的用量為5~10g/100mL水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述冷凍-解凍過程中，冷凍溫度為_20°C，解凍溫度為20°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述冷凍-解凍過程中，冷凍溫度為_20°C，解凍溫度為20°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述無機粘土為膨潤土、高嶺土以及云母無機層狀硅酸鹽粘土類中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述無機粘土為膨潤土、高嶺土以及云母無機層狀硅酸鹽粘土類中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述無機粘土為膨潤土、高嶺土以及云母無機層狀硅酸鹽粘土類中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粘土改性聚乙烯醇防污水凝膠的制備方法，其特征是:所述無機粘土為膨潤土、高嶺土以及云母無機層狀硅酸鹽粘土類中的至少一種。
【文檔編號】C08L29/04GK104031275SQ201410239325
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】王君, 陳蓉蓉, 劉連河, 韓嬌, 侯夢潔 申請人:哈爾濱工程大學(xué)