CN115725105A - 一种聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料及其制备方法 - Google Patents

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王赫
付豪
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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料及其制备方法,属于材料化学技术领域。硅橡胶材料由于其低表面能、耐高温、耐腐蚀、不易老化等优点在防污材料领域有广阔的应用前景，由于目前对于材料防污的机制尚没有完备的理论，其中不同接触角大小对防污效果的影响并不明确。因此如何在已有材料基础上进一步提高防污效果是需要解决的技术难题，另外是防污效果的耐久性问题。本发明以硅橡胶石墨烯复合材料为基础，通过硅烷偶联剂和PVP K30进行亲水改性后，接触角到达20°±5.4°，显著提高了防污性能的效果，并且改性的耐久度也较高，能够持续1月之久，远远超过其他方式改性的效果。

Description

一种聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材 料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学技术领域。
背景技术
防污材料的作用是防止有害微生物粘附在固体材料表面造成生物污染，广泛用于水产养殖、船舶航运等领域。硅橡胶材料由于其低表面能、耐高温、耐腐蚀、不易老化等优点在防污材料领域有广阔的应用前景，由于目前对于材料防污的机制尚没有完备的理论，其中不同接触角大小对防污效果的影响并不明确。目前如何在已有材料基础上进一步提高防污效果是需要解决的技术难题，另外是防污效果的耐久性问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶防污复合材料，其制备方法的步骤如下：
1)制备硅橡胶石墨烯复合材料：将硅橡胶与石墨烯充分搅拌均匀后倒入预先准备好的磨具中，固化24小时得到硅橡胶石墨烯复合材料；其中，石墨烯占硅橡胶石墨烯复合材料质量的0.3～0.4％；
2)硅橡胶石墨烯复合材料表面预处理：将步骤1)得到的硅橡胶石墨烯复合材料用75％(v/v)以上浓度乙醇及去离子水分别清洗5min和10min，清洗后置于烘箱中烘干；
3)按照体积比硅烷偶联剂KH-792：无水乙醇：水＝1：1：4.25混合，搅拌水解8小时配制得到硅烷偶联剂溶液；用无水乙醇配置2wt％的PVP K30溶液；
4)硅橡胶石墨烯复合材料表面改性：在步骤2)得到的表面干燥的硅橡胶石墨烯复合材料表面涂覆一层步骤3)中配制的硅烷偶联剂溶液，然后移至60℃烘箱中使表面再次干燥；
5)将表面干燥的带有硅烷偶联剂的硅橡胶石墨烯复合材料浸入到步骤3)中配制的PVP K30溶液中；在室温下使表面干燥后移至30-40℃烘箱中干燥2天，得到所述聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶防污复合材料。
本发明的有益效果：
1)在硅橡胶中添加石墨烯可在防污材料中引入负电荷，与细菌及小球藻的细胞表面所带有的负电荷通过相互作用起到提高防污性能的效果。
2)通过硅烷偶联剂和聚乙烯吡咯烷酮改性的硅橡胶石墨烯防污复合材料改性后与表面接触角为20°±5.4°。
不存在通过等离子体或紫外照射方法等方法改性后，表面可能存在持久性差，改性后的水接触角较大，改性不均匀等问题。
3)最终得到亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料，对泛养副球菌(革兰氏阴性菌)、枯草芽孢杆菌(革兰氏阳性菌)和小球藻具有良好的防污能力，相比未改性的硅橡胶石墨烯复合材料的防污能力有了明显提高。
4)利用PVPK30进行亲水改性可以得到亲水性持续1月之久的亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料。
附图说明
图1为本发明硅橡胶防污材料、硅橡胶石墨烯防污复合材料(未亲水改性)和亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料扫描电子显微镜图。
图2为本发明未改性表面与改性表面水接触角的对比。
图3为本发明中改性后将材料置于水下和空气中1周和1月后接触角的变化。
图4为本发明硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对泛养副球菌(革兰氏阴性菌)的防污实验图。
图5为本发明硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对泛养副球菌的防污性能对比图。
图6为本发明硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对枯草芽孢杆菌(革兰氏阳性菌)的防污实验图。
图7为本发明硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对枯草芽孢杆菌的防污性能对比图。
图8为本发明硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对小球藻的防污性能对比图
图9为本发明亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对泛养副球菌的防污实验图。
图10为本发明亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对泛养副球菌的防污性能对比图。
图11为本发明亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对枯草芽孢杆菌的防污实验图。
图12为本发明亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对枯草芽孢杆菌的防污性能对比图。
图13为本发明亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料对小球藻的防污性能对比图。
具体实施方式
下面以具体实施例的形式结合附图对本发明的技术方案进行完整阐述。
实施例1
将24.32g硅橡胶，0.32g固化剂和0.0876g石墨烯混合均匀，倒入模具中，固化24小时得到待改性的硅橡胶石墨烯复合材料。
按照KH-792：无水乙醇：水(体积比)＝1：1：4.25配置硅烷偶联剂溶液，搅拌水解8小时。用无水乙醇配置2wt％的PVP K30溶液。
将待改性硅橡胶石墨烯复合材料用75％乙醇及去离子水分别清洗5min和10min。清洗后置于烘箱中烘干。
将硅烷偶联剂溶液涂覆在硅橡胶石墨烯复合材料表面，置于60℃烘干。在将上述涂有硅烷偶联剂的表面浸入PVP溶液中，室温表干后置于30-40℃干燥2天。获得亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料。
硅橡胶防污材料、硅橡胶石墨烯复合材料与亲水性硅橡胶石墨烯复合材料表面拍摄扫描电子显微镜图像1
未改性硅橡胶石墨烯复合材料与亲水性硅橡胶石墨烯复合材料表面进行接触角的测量如图2。
将亲水改性的样品置于水下和空气中1周和1月时进行水接触角的测量如图3。
对于泛养副球菌的防污能力的测定。将硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有泛养副球菌菌液的海盐水共同孵育72h(其中海盐水浓度为3.5％，加入的菌液比例为海盐水体积的1.3％)。两种材料取出后置于生理盐水中超声洗涤1min后涂布琼脂平板及测定OD600nm数值。从琼脂平板图4中和OD600nm图5中可以发现硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶防污材料对泛养副球菌的防污性能强。同样方式将硅橡胶石墨烯防污复合材料与亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有泛养副球菌菌液的海盐水共同孵育72h，从琼脂平板图9中和OD600nm图10中可以发现亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶石墨烯防污复合材料对泛养副球菌的防污性能强。
对于枯草芽孢杆菌的防污能力的测定。将硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有枯草芽孢杆菌菌液的海盐水共同孵育72h(其中海盐水浓度为3.5％，加入的菌液比例为海盐水体积的1.3％)。两种材料取出后置于生理盐水中超声洗涤1min后涂布琼脂平板及测定OD600nm数值。从琼脂平板图6中和OD600nm图7中可以发现硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶防污材料对枯草芽孢杆菌的防污性能强。同样方式将硅橡胶石墨烯防污复合材料与亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有枯草芽孢杆菌菌液的海盐水共同孵育72h，从琼脂平板图11中和OD600nm图12中可以发现亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶石墨烯防污复合材料对枯草芽孢杆菌的防污性能强。
对于小球藻的防污能力的测定。将硅橡胶防污材料与硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有小球藻悬液的海盐水共同孵育72h(其中海盐水浓度为3.5％，加入的小球藻悬液比例为海盐水体积的1.3％)。两种材料取出后置于生理盐水中超声洗涤1min后测定OD680nm数值。从OD680nm图8中可以发现硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶防污材料对小球藻的防污性能强。同样方式将硅橡胶石墨烯防污复合材料与亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料在混有小球藻悬液的海盐水共同孵育72h，从OD680nm图13中可以发现亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料比硅橡胶石墨烯防污复合材料对小球藻的防污性能强。
综上，利用PVPK30进行亲水改性可以得到亲水性持续1月之久的亲水性硅橡胶石墨烯防污复合材料，该复合材料对于革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和小球藻都具有较好的防污能力。
NaOH改性方法亲水性持久度。
Figure BDA0003969064620000041
NaOH改性持久度大约可保持在一周左右，紫外臭氧灯照射可保持数小时左右。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本技术领域的技术工人来说，可轻易想到的变化或提换，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶防污复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
1)制备硅橡胶石墨烯复合材料：将硅橡胶与石墨烯充分搅拌均匀后倒入预先准备好的磨具中，固化24小时得到硅橡胶石墨烯复合材料；其中，石墨烯占硅橡胶石墨烯复合材料质量的0.3～0.4％；
2)硅橡胶石墨烯复合材料表面预处理：将步骤1)得到的硅橡胶石墨烯复合材料用75％(v/v)以上浓度乙醇及去离子水分别清洗5min和10min，清洗后置于烘箱中烘干；
3)按照体积比硅烷偶联剂KH-792：无水乙醇：水＝1：1：4.25混合，搅拌水解8小时配制得到硅烷偶联剂溶液；用无水乙醇配置2wt％的PVP K30溶液；
4)硅橡胶石墨烯复合材料表面改性：在步骤2)得到的表面干燥的硅橡胶石墨烯复合材料表面涂覆一层步骤3)中配制的硅烷偶联剂溶液，然后移至60℃烘箱中使表面再次干燥；
5)将表面干燥的带有硅烷偶联剂的硅橡胶石墨烯复合材料浸入到步骤3)中配制的PVPK30溶液中；在室温下使表面干燥后移至30-40℃烘箱中干燥2天，得到所述聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶防污复合材料。
2.一种利用如权利要求1所述方法制备得到的聚乙烯吡咯烷酮改性的亲水性硅橡胶防污复合材料。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265462A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Ishihara Chem Co Ltd 親水防汚コーティング組成物、それを用いた被膜の形成方法及び用途
WO2008083968A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Yki, Ytkemiska Institutet Ab Method for modifying silicone rubber
CN106398223A (zh) * 2016-09-12 2017-02-15 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种采用硅烷改性石墨烯制备石墨烯/硅橡胶材料的方法
CN106700114A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 中北大学 一种Marker球的制作方法
CN109575610A (zh) * 2018-12-20 2019-04-05 海昌隐形眼镜有限公司 表面硅氢功能化硅橡胶材料及制备、亲水处理和应用方法
CN114801005A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 长春工业大学 一种具有气泡吸附功能的室温硫化硅橡胶石墨烯仿生防污复合材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265462A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Ishihara Chem Co Ltd 親水防汚コーティング組成物、それを用いた被膜の形成方法及び用途
WO2008083968A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Yki, Ytkemiska Institutet Ab Method for modifying silicone rubber
CN106398223A (zh) * 2016-09-12 2017-02-15 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种采用硅烷改性石墨烯制备石墨烯/硅橡胶材料的方法
CN106700114A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 中北大学 一种Marker球的制作方法
CN109575610A (zh) * 2018-12-20 2019-04-05 海昌隐形眼镜有限公司 表面硅氢功能化硅橡胶材料及制备、亲水处理和应用方法
CN114801005A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 长春工业大学 一种具有气泡吸附功能的室温硫化硅橡胶石墨烯仿生防污复合材料

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