專利名稱：一種水性丙烯酸高分子化合物及其制備方法與它的用途的制作方法
一種水性丙烯酸高分子化合物及其制備方法與它的用途
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種水性丙烯酸高分子化合物，還涉及所述化合物的制備方法，還涉及所述化合物的用途。
背景技術(shù)：
浸入到海水中的海洋設(shè)施，其表面會(huì)因?yàn)樯镒饔枚纬梢粚訌?fù)雜的生物附著層。這種生物附著在海洋設(shè)施表面并使其受到不利影響的現(xiàn)象稱為海洋生物污損。海洋生物污損危害極大，就船舶來說，它一方面會(huì)加速船體的腐蝕，縮短船舶使用壽命；另一方面會(huì)增加船體自身重量，使船舶航行阻力增加，從而降低船速和增加燃料消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海洋生物污損率為5%時(shí)，船舶的阻力就相當(dāng)于潔凈船體表面的2倍，同時(shí)燃料消耗增加10%，隨污損生物量的增加燃料消耗甚至可增加40%。生物污損還可造成堵塞海洋設(shè)施管道(如沿海火力發(fā)電廠、海上平臺(tái)和深海熱交換器管道)、損壞海洋儀器、降低海產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量等危害。 從經(jīng)濟(jì)角度和防污效果兩方面看，目前公認(rèn)的唯一可廣泛應(yīng)用的防污方法是涂刷防污涂料。防污涂料主要是通過釋放毒性成分殺死附著生物來發(fā)揮作用，如20世紀(jì)80 90年代的有機(jī)錫自拋光涂料及目前占主導(dǎo)地位的以氧化亞銅為主防污劑的無錫自拋光防污涂料。這些防污涂料雖然能夠有效地防止污損生物的附著，但所釋放的有毒物質(zhì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。鑒于此，低毒、無毒的環(huán)境友好型防污涂料成為防污涂料發(fā)展的方向。環(huán)境友好型防污涂料的關(guān)鍵技術(shù)之一是低毒或無毒防污劑的開發(fā)。以無毒、易降解的羧甲基殼聚糖、海藻酸、羧甲基纖維素為主要原料制得的高分子金屬就是一種具有較好防污效果的且滿足環(huán)境友好特性的防污劑。該類高分子金屬鹽雖然具有環(huán)境友好的特性，但所用原料成本高限制了其實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明人根據(jù)羧甲基殼聚糖、羧甲基纖維素、海藻酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合成了具有上述高分子特征官能團(tuán)(羧基、羥基、胺基)的水性丙烯酸高分子化合物，并以其為原料制得高分子金屬鹽以解決此前發(fā)明的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容[要解決的技術(shù)問題]本發(fā)明的目的是提供一種水性丙烯酸高分子化合物。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述水性丙烯酸高分子化合物的制備方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述水性丙烯酸高分子化合物的用途。[技術(shù)方案]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明涉及一種水性丙烯酸高分子化合物。所述水性丙烯酸高分子化合物具有如下的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
權(quán)利要求
1.一種水性丙烯酸高分子化合物，其特征在于它具有如下的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水性丙烯酸高分子化合物的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下 A、按照所述單體總量與水的重量比I 10，將10 40重量份親水性的含胺基丙烯酸類單體、10 40重量份含羥基丙烯酸類單體、30 70重量份含季銨鹽基團(tuán)丙烯酸類單體與5 35重量份含羧基丙烯酸類單體溶于水中，得到一種單體混合物溶液； 所述的親水性含胺基丙烯酸類單體是丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺或羥乙基丙烯酰胺；所述的含季銨鹽基團(tuán)丙烯酸類單體是丙烯酰氧乙基三甲基氯化胺、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十二烷基溴化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基十六烷基溴化銨、3-丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰胺基乙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨；所述的含羧基丙烯酸類單體是丙烯酸或甲基丙烯酸；所述的含羥基丙烯酸類單體是丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯或丙烯酸羥丁酯；然后， B、將以上述單體總重量計(jì)O.005 5%水溶性偶氮類化合物引發(fā)劑加入到在步驟A得到的單體混合物溶液中，得到一種含有弓I發(fā)劑的單體混合物溶液； 所述的水溶性偶氮類化合物引發(fā)劑是偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸或偶氮二異丙基咪唑啉；接著， C、在攪拌的條件下，在溫度50 95°C下在O.5 24小時(shí)內(nèi)把在步驟B得到的含有引發(fā)劑的單體混合物溶液滴加到110 1100重量份水或醇水溶液中進(jìn)行共聚反應(yīng)，得到固體含量為5 60重量％的溶液；分離其固體，即為所述的水性丙烯酸高分子化合物，它的重均分子量為 I. OOOxIO5 5. 000xl06kDa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述含胺基丙烯酸類單體、含羥基丙烯酸類單體、含季銨鹽基團(tuán)丙烯酸類單體與含羧基丙烯酸類單體的總量與水的重量比是1:2 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述醇水溶液的濃度是3 20重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的制備方法，其特征在于所述的醇是一種或多種選自乙醇、丙醇、乙二醇或丙三醇的醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述水性丙烯酸高分子化合物的金屬鹽，其特征在于它具有如下的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性丙烯酸高分子化合物金屬鹽的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下 A、將權(quán)利要求I所述的水性丙烯酸高分子化合物、堿金屬氫氧化物與有機(jī)酸堿金屬鹽溶于水中，得到水溶液I ; 所述的堿金屬是一種或多種選自鈉、鉀或鋰的堿金屬； B、把鈣、鎂、銅或鋅的鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或醋酸鹽溶于水中，得到水溶液II； 所述的水性丙烯酸高分子化合物與堿金屬氫氧化物的摩爾比是I: I. O I. I ; 所述水性丙烯酸高分子化合物、所述有機(jī)酸堿金屬鹽與所述鈣、鎂、銅或鋅鹽水溶液的濃度均為O. 01 3mol/L ;它們的摩爾比是I: O. 9 I. I: I. O I. 4 ; C、將在步驟A得到的水溶液I滴加到在步驟B得到的溶液II中，在攪拌與反應(yīng)溫度10 80°C的條件下反應(yīng)O. 5 18小時(shí)，接著進(jìn)行固液分離，其固體進(jìn)行洗滌與干燥，于是得到所述的水性丙烯酸高分子化合物金屬鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于在所述的有機(jī)酸堿金屬鹽中，所述的有機(jī)酸選自苯甲酸、對(duì)氯苯甲酸、2，4-二氯苯甲酸、間甲基苯甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、對(duì)氨基苯甲酸、2，3-二甲基苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、對(duì)苯基苯甲酸、對(duì)硝基苯甲酸、2-氯-4-甲砜基苯甲酸、鄰乙氧基苯甲酸、3，5-二羥基-4-甲基苯甲酸、3，5-二羥基苯甲酸、對(duì)甲氧基苯甲酸、環(huán)烷酸、2，5- 二氯-4-硝基苯甲酸、3，5- 二硝基苯甲酸、3-(1_吲哚基)丙酸、3-(5，6-二氯-I-吲哚基)丙酸、3-(5-溴-I-吲哚基)丙酸、3-(5，6-二氯-I-吲哚基)丙酸、3-(3_ 二甲胺甲基-5，6-二氯-I-吲哚基)丙酸、3-(3_ 二甲胺甲基-5-溴-I-吲哚基)丙酸、3-(3_ 二甲胺甲基-I-吲哚基)丙酸、3-吲哚乙酸、松香、脯氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸或絲氨酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性丙烯酸高分子化合物金屬鹽在制備海洋防污涂料中的用途。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于所述海洋防污涂料的組成如下，以重量份計(jì) 丙烯酸自拋光樹脂...........................20 60份增塑劑..........................................I 20份氧化亞銅.......................................I 20份填充料..........................................I 30份 所述的水性丙烯酸高分子化合物金屬鹽I 50份； 所述的丙烯酸自拋光樹脂是一種或多種選自丙烯酸鋅樹脂、丙烯酸銅樹脂或丙烯酸有機(jī)娃樹脂的樹脂； 所述的增塑劑是一種或多種選自氯化石蠟、凡士林、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯的增塑劑； 所述的填充料是一種或多種選自氧化鐵紅、氣相二氧化硅、滑石粉、二氧化鈦或氧化鋅的填充料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性丙烯酸高分子化合物及其鹽，它們的制備方法與其用途。該方法包括將親水性含胺基丙烯酸類單體、含羥基丙烯酸類單體、含季銨鹽基團(tuán)丙烯酸類單體與含羧基丙烯酸類單體溶于水中，然后，加入水溶性偶氮類化合物引發(fā)劑，接著把含有引發(fā)劑的單體混合物溶液滴加到水或醇水溶液中進(jìn)行共聚反應(yīng)。使用所述水性丙烯酸高分子化合物金屬鹽制備的防污涂料能有效地阻止在海水中污損生物的附著，具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08F4/04GK102911309SQ20121043395
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者董磊, 閆雪峰, 于良民, 李昌誠, 姜曉暉, 李霞, 趙海洲, 張志明, 夏樹偉, 倪春花 申請人:中國海洋大學(xué)