CN117304563A - 一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料及其制备方法和应用，属于聚氨酯新材料技术领域。该复合材料包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层是两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。该聚氨酯复合材料具有可切换的热管理能力，能防止过热或结冰，以及海水中抗菌防污和抗静电功能，在海岛建筑防护与节能、海水淡化、特种织物面料等领域中有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料及其制备方法和应用，属于聚氨酯新材料技术领域。
背景技术
聚氨酯由于其优异的延展性、柔韧性和良好的热稳定性，已经被广泛应用于化工、电子、纺织和海洋工程中。然而，由于传统聚氨酯易产生静电，并且在海洋环境中易被污染损坏，从而影响材料的使用寿命和性能，增加成本。
目前，已有一些抗菌防污的聚氨酯被研究。例如，专利CN105111407B通过石墨烯接枝聚乳酸端羟基与聚氨酯预聚物末端异氰酸酯官能团之间的化学反应制备出一种可降解海洋防污聚氨酯杂化材料，通过引入石墨烯以提高目标材料的强度，并在降解过程中起到抗菌作用，通过调节石墨烯和L-丙交酯单体的含量，以控制接枝聚丙交酯的结晶性和亲/疏水性，从而对聚氨酯的降解性能进行有效调控。专利CN115850646A通过中和、乳化、扩链得到海洋防污用水性聚氨酯，可解决水性聚氨酯容易发生凝胶现象导致稳定性较差，耐水性较差的技术问题。
但目前所研究的可用于海洋环境的聚氨酯材料皆不具备有效的热管理能力，存在在夏日高温下过热老化，在冬日低温下结冰冻裂的问题。因此，对可用于海洋环境的具有多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的研究具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供了一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，该聚氨酯复合材料具有可切换的热管理能力，能防止过热或结冰，以及海水中抗菌防污和抗静电功能，在海岛建筑防护与节能、海水淡化、特种织物面料等领域中有良好的应用前景。
同时，本发明提供一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，该法具有优异的在高温下反射大量太阳光并发射热辐射以实现冷却效果防止过热，在低温下吸收大量太阳光和几乎不发射热辐射以实现供暖保温，抗菌和抗生物污损等效果。
同时，本发明提供一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层是两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
两亲性粒子为两亲性氧化硅纳米粒子、两亲性氧化锌纳米粒子和两亲性氧化钛纳米粒子中任意一种。
两性离子型聚合物为聚磺基甜菜碱、聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱）和季铵化聚乙烯亚胺中任意一种。
聚氨酯的种类为A92G4821、A85P4394和A80P4699L中任意一种。
两性离子型聚合物接枝改性的MXene层的厚度为12~250μm，层数为3~6层，聚氨酯层的厚度为0.1~1.5mm，层数为2~5层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将2~8wt%的两亲性粒子超声分散于有机溶剂中，再加入相当于有机溶剂8~13wt%的聚氨酯搅拌8~10h，待其完全溶解后刮涂0.5~5mm在基板上，在温度为28~36℃和湿度为55~75%的条件下静置1~2h，再将其放置于水浴中12~24h，随后取出60~80℃烘干4~8h，得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将MXene于20~30℃、180~240W功率下超声1~2h分散于去离子水中，获得MXene水溶液，MXene水溶液的浓度为2~8mg/mL，加入Tris缓冲液将MXene水溶液pH值调至8~9，再加入盐酸多巴胺室温下搅拌12~24h，随后加入两性离子型聚合物，室温下搅拌18~36h，盐酸多巴胺、MXene和两性离子型聚合物的质量比为1：（12~15）：（2~4）；同时，将聚氨酯加入二恶烷溶液中在50~70℃下搅拌6~8h，聚氨酯的二恶烷溶液的浓度为15~25mg/mL，得到两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于80~100℃的热台上，依次交替喷涂两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中任意一种。
步骤（1）中，超声工艺为20~30℃、180~240W功率下超声1~2h。
基板的材质为玻璃、铝箔和聚四氟乙烯的任意一种；水浴为常温下的水浴，20~30℃；搅拌速率均为300~600rpm。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，具有太阳波段高反射率和大气窗口波段高发射率的特性，可以在高温下反射大量太阳光并发射热辐射以实现冷却效果防止过热（添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯反射太阳光和辐射热量，实现降温，实现冷却功能，此时添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯位于外层，两性离子型聚合物接枝改性的MXene层在内部且不会吸收太阳光），在翻转后（两性离子型聚合物接枝改性的MXene层具有太阳能加热和保温功能）具有太阳波段高吸收率和近红外波段低发射率的特性，可以在低温下吸收大量太阳光和几乎不发射热辐射以实现供暖保温的效果，防止结冰，同时由于层层堆叠的两性离子型聚合物接枝改性MXene还可以实现在海水中抗菌防污和抗静电的功能，这使得该聚氨酯材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、特种织物面料等领域具有广泛的应用价值。
2.本发明的含有两亲性粒子的双峰孔聚氨酯通过在特定的温度湿度下，使有机溶剂先与环境中的水分置换，完成水相与溶剂相分离过程，随后在水浴中完成溶剂的完全置换，在相分离的过程中，富含聚氨酯的相会形成较大的孔隙，而富含有机溶剂的相会形成较小的孔隙，从而得到具有双峰孔结构的聚氨酯。双峰孔的聚氨酯由于多个界面的多重散射效应，具有更高的散射效率，相比于单峰孔可以实现更高的太阳反射和冷却效果。另外，添加的两亲性粒子可以与双峰孔产生高折射率对比度，从而导致更强烈的太阳散射。同时，两亲性粒子亲水相和亲油相集成了乳化剂和化学表面活性剂的功能，具有优异的油分散能力和乳化作用。
3.本发明的两性离子型聚合物接枝改性MXene与聚氨酯的交替叠层结构只需低浓度MXene便可实现有效的导电网络，降低成本，并且赋予聚氨酯材料抗静电性能。此外，两性离子型聚合物的共价接枝引入的两性离子基团与MXene固有的强阻隔效应会产生协同的抗菌和抗生物污损能力。并且MXene层强烈的太阳光吸收和极低的红外发射还赋予了该交替叠层结构太阳能集热的能力。同时，逐层喷涂形成的多层结构有效的避免了单层MXene的机械性能差的缺陷。
4.本发明的用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料所具有的功能皆为无源被动功能，且制备工艺过程简单，可放大化生产。
附图说明
图1是本发明双峰孔聚氨酯的断面SEM图；
图2是本发明双峰孔聚氨酯的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1.05g两亲性氧化硅纳米粒子超声分散于20g N,N-二甲基甲酰胺中，超声工艺为30℃、240W功率下超声1h，再加入2.22g聚氨酯搅拌9h，待其完全溶解后刮涂0.5mm在玻璃基板上，在温度为30℃和湿度为60%的条件下静置1.5h，再将其放置于水浴中18h，随后取出60℃烘干8h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将50mg MXene于25℃、180W功率下超声2h分散于10mL去离子水中，超声工艺为30℃、240W功率下超声1h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至9，再加入4.2mg盐酸多巴胺室温下搅拌18h，搅拌速率为600rpm，随后加入12.5mg聚磺基甜菜碱，室温下搅拌24h，搅拌速率为600rpm，同时，将0.3g A80P4699L聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在50℃下搅拌8h，搅拌速率为600rpm，得到聚磺基甜菜碱接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于90℃的热台上，依次交替喷涂192μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene4层和1.2mm厚聚氨酯3层，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
如图1所示，为本实施例获得的双峰孔聚氨酯的断面SEM图；如图2所示，为本实施例双峰孔聚氨酯的孔径分布图，由此可见，本申请获得了具有双峰孔结构的聚氨酯。
实施例2
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将0.42g两亲性氧化锌纳米粒子超声分散于20g N-甲基吡咯烷酮中，超声工艺为20℃、180W功率下超声2h，再加入1.77g聚氨酯搅拌8h，待其完全溶解后刮涂1mm在玻璃基板上，在温度为28℃和湿度为55%的条件下静置2h，再将其放置于室温水浴中24h，随后取出70℃烘干5h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将20mg MXene于20℃、200W功率下超声1.5h分散于10mL去离子水中，超声工艺为20℃、180W功率下超声2h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至8，再加入1.7mg盐酸多巴胺室温下搅拌24h，搅拌速率为300rpm，随后加入5.1mg聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱），室温下搅拌36h，搅拌速率为300rpm，同时，将0.4g A85P4394聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在60℃下搅拌7h，搅拌速率为300rpm，得到聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱）接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于80℃的热台上，依次交替喷涂250μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液3层和1.2mm厚聚氨酯的二恶烷溶液2层，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
实施例3
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1.68g两亲性氧化钛纳米粒子超声分散于20g四氢呋喃中，超声工艺为25℃、200W功率下超声1.5h，再加入2.66g聚氨酯搅拌10h，待其完全溶解后刮涂2mm在铝箔基板上，在温度为36℃和湿度为65%的条件下静置1h，再将其放置于室温水浴中16h，随后取出80℃烘干4h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将30mg MXene于30℃、220W功率下超声1.5h分散于10mL去离子水中，超声工艺为25℃、200W功率下超声1.5h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至9，再加入2mg盐酸多巴胺室温下搅拌14h，搅拌速率为500rpm，随后加入4mg季铵化聚乙烯亚胺，室温下搅拌30h，搅拌速率为500rpm，同时，将0.5g A92G4821聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在70℃下搅拌6h，搅拌速率为500rpm，得到季铵化聚乙烯亚胺接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于100℃的热台上，依次交替喷涂96μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液5层和0.6mm厚聚氨酯的二恶烷溶液4层，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
喷涂时，在100℃热台上，两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液中的水和聚氨酯的二恶烷溶液中的二恶烷快速挥发。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
实施例4
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1.05g两亲性氧化硅纳米粒子超声分散于20g N,N-二甲基甲酰胺中，超声工艺为25℃、220W功率下超声1h，再加入2.22g聚氨酯搅拌9h，待其完全溶解后刮涂3mm在聚四氟乙烯基板上，在温度为32℃和湿度为75%的条件下静置1.5h，再将其放置于室温水浴中16h，随后取出60℃烘干6h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将40mg MXene于25℃、240W功率下超声1h分散于10mL去离子水中，超声工艺为25℃、200W功率下超声1.5h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至9，再加入2.6mg盐酸多巴胺室温下搅拌20h，搅拌速率为400rpm，随后加入7.8mg聚磺基甜菜碱，室温下搅拌32h，搅拌速率为400rpm，同时，将0.3g聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在50℃下搅拌8h，搅拌速率为400rpm，得到聚磺基甜菜碱接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于90℃的热台上，依次交替喷涂12μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液6层和0.1mm厚聚氨酯的二恶烷溶液5层，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
喷涂时，在90℃热台上，两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液中的水和聚氨酯的二恶烷溶液中的二恶烷快速挥发。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
实施例5
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将0.42g两亲性氧化锌纳米粒子超声分散于20g N-甲基吡咯烷酮中，超声工艺为25℃、200W功率下超声1h，再加入1.77g聚氨酯搅拌8h，待其完全溶解后刮涂4mm在玻璃基板上，在温度为34℃和湿度为65%的条件下静置2h，再将其放置于室温水浴中16h，随后取出70℃烘干5h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将60mg MXene于20℃、180W功率下超声2h分散于10mL去离子水中，超声工艺为25℃、200W功率下超声1h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至9，再加入4.6mg盐酸多巴胺室温下搅拌22h，搅拌速率为400rpm，随后加入18.4mg聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱），室温下搅拌28h，搅拌速率为500rpm，同时，将0.4g A92G4821聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在60℃下搅拌7h，搅拌速率为600rpm，得到聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱）接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于80℃的热台上，依次交替喷涂100μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液4层和1.5mm厚聚氨酯的二恶烷溶液3层，得到可用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
喷涂时，在80℃热台上，两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液中的水和聚氨酯的二恶烷溶液中的二恶烷快速挥发。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
实施例6
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1.68g两亲性氧化钛纳米粒子超声分散于20g四氢呋喃中，超声工艺为25℃、200W功率下超声2h，再加入2.66g聚氨酯搅拌10h，待其完全溶解后刮涂5mm在玻璃基板上，在温度为28℃和湿度为55%的条件下静置2h，再将其放置于室温水浴中12h，随后取出80℃烘干4h得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将80mg MXene于20℃、240W功率下超声1h分散于10mL去离子水中，超声工艺为25℃、200W功率下超声2h，加入Tris缓冲液将溶液pH值调至9，再加入5.7mg盐酸多巴胺室温下搅拌12h，搅拌速率为600rpm，随后加入11.4mg季铵化聚乙烯亚胺，室温下搅拌18h，搅拌速率为600rpm，同时，将0.5g聚氨酯加入20mL二恶烷溶液中在70℃下搅拌6h，搅拌速率为600rpm，得到季铵化聚乙烯亚胺接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于100℃的热台上，依次交替喷涂96μm厚两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液5层和0.6mm厚聚氨酯的二恶烷溶液4层，得到可用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层为两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
对比例1（两性离子型聚合物的共价接枝引入的两性离子基团与MXene没有发生协同防污效果）
本对比例与实施例1的区别仅在于：
将50mg MXene于25℃、180W功率下超声2h分散于10mL去离子水中，得到MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液。
将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于90℃的热台上，依次交替喷涂192μm厚MXene4层和1.2mm厚聚氨酯3层，得到聚氨酯复合材料。
对比例2（添加两亲性粒子的单峰孔聚氨酯）
本对比例与实施例1的区别仅在于：
单峰孔聚氨酯的制备：将1.05g两亲性氧化硅纳米粒子超声分散于20g N,N-二甲基甲酰胺中，再加入2.22g聚氨酯搅拌9h，待其完全溶解后刮涂0.5mm在基板上，随后直接置于乙醇溶液中18h，待溶解完全置换后取出60℃烘干8h得到添加两亲性粒子的单峰孔聚氨酯。
对比例3（不添加两亲性氧化硅纳米粒子）
本对比例与实施例1的区别仅在于：
不添加两亲性氧化硅纳米粒子。
下表1为本发明的实施例与对比例的性能表。
以BaSO4基板为对比，采用积分球法，通过紫外分光光度计(Lambda 1050+)，测量样品的太阳(0.3-2.5 µm)反射率和透过率，吸收率由公式：1-反射率-透过率，计算得到。
将样品浸入杜氏藻培养悬浮液中，置于25℃生化培养箱中，当悬浮液浓度达到107个细胞/mL以上时，取出样品，用去离子水洗涤除去未附着的杜氏藻，对附着在样品表面的杜氏藻数量进行计数。
表1 性能数据表
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，其特征在于，包括一层添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯，添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯上交替堆叠两性离子型聚合物接枝改性的MXene层与聚氨酯层，最外层是两性离子型聚合物接枝改性的MXene层。
2.根据权利要求1所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，其特征在于，两亲性粒子为两亲性氧化硅纳米粒子、两亲性氧化锌纳米粒子和两亲性氧化钛纳米粒子中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，其特征在于，两性离子型聚合物为聚磺基甜菜碱、聚（4-乙烯基吡啶甜菜碱）和季铵化聚乙烯亚胺中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，其特征在于，聚氨酯的种类为A92G4821、A85P4394和A80P4699L中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料，其特征在于，两性离子型聚合物接枝改性的MXene层的厚度为12~250μm，层数为3~6层，聚氨酯层的厚度为0.1~1.5mm，层数为2~5层。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将2~8wt%的两亲性粒子超声分散于有机溶剂中，再加入相当于有机溶剂8~13wt%的聚氨酯搅拌8~10h，待其完全溶解后刮涂0.5~5mm在基板上，在温度为28~36℃和湿度为55~75%的条件下静置1~2h，再将其放置于水浴中12~24h，随后取出60~80℃烘干4~8h，得到添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯；
（2）将MXene于20~30℃、180~240W功率下超声1~2h分散于去离子水中，获得MXene水溶液，MXene水溶液的浓度为2~8mg/mL，加入Tris缓冲液将MXene水溶液pH值调至8~9，再加入盐酸多巴胺室温下搅拌12~24h，随后加入两性离子型聚合物，室温下搅拌18~36h，盐酸多巴胺、MXene和两性离子型聚合物的质量比为1：（12~15）：（2~4）；同时，将聚氨酯加入二恶烷溶液中在50~70℃下搅拌6~8h，聚氨酯的二恶烷溶液的浓度为15~25mg/mL，得到两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液；
（3）将添加两亲性粒子的双峰孔聚氨酯置于80~100℃的热台上，依次交替喷涂两性离子型聚合物接枝改性的MXene溶液和聚氨酯的二恶烷溶液，得到用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中任意一种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，超声工艺为20~30℃、180~240W功率下超声1~2h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，基板的材质为玻璃、铝箔和聚四氟乙烯的任意一种；水浴为常温下的水浴，20~30℃；搅拌速率均为300~600rpm。
10.根据权利要求1~5任意一项所述的一种用于海洋环境的多模式热管理、抗菌防污聚氨酯复合材料在海岛建筑防护与节能、海水淡化、织物面料中的应用。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106496464A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-15 | 东华大学 | 一种紫外光固化防污型两亲性网络及其制备方法 |
| CN114456308A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-10 | 华中科技大学 | 一种光热水凝胶、制备方法及其应用、光热转化蒸发器 |
| CN115028225A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-09 | 青岛大学 | 一种智能太阳能界面蒸发式海水淡化连续收集设备 |
| CN115491020A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-20 | 青岛科技大学 | 一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用 |
| CN116535956A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-08-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温环境下可快速施工的超疏水抗凝冰聚氨酯脲弹性体涂层的制备方法 |
| CN116672894A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-09-01 | 山西大学 | 一种MXene掺杂光热蒸馏膜及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-11-29 CN CN202311605255.6A patent/CN117304563B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106496464A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-15 | 东华大学 | 一种紫外光固化防污型两亲性网络及其制备方法 |
| CN114456308A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-10 | 华中科技大学 | 一种光热水凝胶、制备方法及其应用、光热转化蒸发器 |
| CN115028225A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-09 | 青岛大学 | 一种智能太阳能界面蒸发式海水淡化连续收集设备 |
| CN115491020A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-20 | 青岛科技大学 | 一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用 |
| CN116535956A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-08-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温环境下可快速施工的超疏水抗凝冰聚氨酯脲弹性体涂层的制备方法 |
| CN116672894A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-09-01 | 山西大学 | 一种MXene掺杂光热蒸馏膜及其制备方法和应用 |
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