CN100343349C - 环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，重量组成是：镁的豆油酸与特定丙烯酸树脂配合物基料：50-60%；颜料19-25%；填料20-27%，改性蒙脱石：0.5～5%，辣椒碱(总碱含量90%以上)0.08～0.16%，二甲苯和正丁醇溶剂适量。颜料为氧化铝、铁红和钛白。填料为滑石粉和重晶石。本发明是低成本无毒的环保型防污涂料，由于自抛光和辣椒碱释出的协同作用，以及优化助剂组合，使辣椒碱渗出稳定而持久，使海生物难以附着并远离涂膜表面，本发明涂料无毒，高效，成本低。

Description

环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料
技术领域
本发明涉及一种环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料。镁配合物和辣椒碱构成的自抛光防污涂料是以镁配合物为基料，以辣椒碱为“毒料”，与其它助剂优化组合而成的低成本无毒的环保型防污涂料。
背景技术
海洋环境与人类生命活动息息相关。海生物附着使航行摩擦力增大，影响航速、增加燃料耗费，同时由于海生物污损，加快漆膜老化，加剧船体腐化，危害惊人。
使用有机锡长效防污涂料，对防止海生物附着发挥重要作用。然而，由于其毒性巨大，其含量高于0.1ppm的海水，就会严重影响海生物生长、繁殖，使海生物发生遗传变异。有机锡对海洋环境构成危害。因此，世界海事组织(IMO)的海洋环境保护委员会(MEPC)宣告，于2003年1月1日起全面禁止生产和使用含有机物的有毒防污涂料。自此，世界各国都相继加速研发新型无毒防污涂料。尤其是自抛光防污涂料的研发，用此涂料喷涂的涂层与海水接触，其界面发生水解反应，水解物经海水冲蚀脱离涂层表面，并保持涂层表面新鲜光滑，使海生物难于附着。US776489，WO0266536，JP2002256055公开了有机硅树脂自抛光防污涂料。该涂料形成的漆膜易发生裂纹，且溶解速度过快，此后JP2002212207对该涂料又做了改进。JP200226852报导了日本涂料公司，用衣康酸二甲醇、丙烯酸丁酯和丙烯酸乙酯共聚，做水解树脂，制成的自抛光防涂料防污期效可达18个月。
迫于环境压力，替代有机锡毒料的产品，以氧化亚铜应用最广，但其防污效果差，且它也会杀伤海生物，对人体低毒。JP2002212255报告了从海螃蟹等贝类表面获得一种生物酶，能破坏藤壶等海生物附着。CN 1544488 A公开了含锌或铜的丙烯酸树脂可以作为成膜物应用于不含有机锡的自抛光防污涂料中，防止海洋生物在舰船、海岸设施等表面上附着。该自抛光防污涂料使用了过多金属元素，成本高，易造成二次海水污染。
发明内容
本发明目的是提供一种环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，它是以镁配合物为基料，以天然辣椒碱为“毒料”，再与其它助剂优化构成的自抛光、协同渗出辣椒碱驱赶剂的防污涂料。由于自抛光和辣椒碱释出的协同作用，以及优化助剂组合，使辣椒碱渗出稳定而持久，使海生物难以附着并远离涂膜表面，本发明涂料无毒，高效，成本低。
本发明是以特定丙烯酸树脂和豆油酸为配位体，以氯化镁中的镁离子(Mg2+)为中心离子，经优选合成的镁配合物。镁配合物在涂层中与海水接触时，可发生水解效应，生成的部分水解产物，经海水冲蚀而脱离涂层表面，留下光滑表面同时协同渗出辣椒碱。因此，该涂料具有自抛光和驱赶的双重作用，使海生物难于附着并被驱赶而远离涂层表面，从而达到防污效果。
本发明环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料的重量百分比组成是：
镁配合物基料：50-60％
颜料：        19-25％
填料：        20-27％
分散剂改性蒙脱石：0.5～5％
辣椒碱(总碱含量90％以上)：0.08～0.16％。二甲苯和正丁醇溶剂适量。
所说的镁配合物是酸价102和分子量548的豆油酸与特定丙烯酸树脂与六水合氯化镁反应制备而成，所说的特定丙烯酸树脂是：酸价为36，质均分子量为10200和分散度D＝2.0，粘度1.0Pa·s。所说的混合溶剂二甲苯和正丁醇不包括在其它各组分的百分比含量计算中。
所说的镁配合物的制备方法是：豆油酸和特定丙烯酸树脂与六水合氯化镁进行反应；豆油酸与特定丙烯酸树脂的摩尔比为1∶5，中心离子Mg2+与配位体中的羧基的摩尔比分别为1∶2、1∶4或者1∶6，反应温度60℃～80℃，反应时间2～3小时。
所说的颜料为氧化铝、铁红和钛白。氧化铝、铁红、钛白的重量比：1∶1∶1。
所说的填料为滑石粉和重晶石，滑石粉与重晶石的重量比：1∶1。
本发明环保型镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料的制备方法是：首先在反应釜内加入二甲苯和正丁醇，在搅拌下加入镁配合物搅拌溶解后，在搅拌下依次加入颜料、填料、分散剂，混合均匀后，投入砂磨机中进行砂磨30分钟后，加入辣椒碱继续砂磨10分钟，卸料，得产品。
本发明产品的基本检测结果参数如下：
粘度      110～130秒
附着力    1级
细度      35μm
表干      40～50分钟
实干      6～8小时
模拟海水强化挂板试验50天
辣椒碱渗出率：100μgm2-d-1～200μgm2-d-1
扫描电镜图：漆膜表面光滑如初。
本发明具有以下特点：
1.本发明防污涂料是以镁配合物为基料，在海水碱性环境下，镁配合物水解后，至油酸析离，其余生成物仍自留涂层，形成新的光滑表面。以天然辣椒碱为驱赶剂与优化助剂构成的环保型自抛光防污涂料。由于自抛光和辣椒碱的驱赶作用相互协同，使海生物难于附着，并遭驱赶而远离涂层表面，达到高效防污作用。
2.本发明采用的镁配合物和均匀优选的颜料、填料、分散剂等合理调合，既可满足镁配合物形成完整涂膜和机械强度的需要，又调整了助剂粒子均匀分布并形成适宜间隙，使涂层保持长久而稳定的辣椒碱渗出率，达到持久稳定防污效果。辣椒碱渗出率稳定在100μgm-2d-1～200μgm-2d-1的间，防污期效达3年以上。
3.本发明采用天然辣椒碱做“毒料”，虽然它对海生物有强烈驱赶效应，易涂于碱性介质、无毒。但不会杀伤海生物，对人体无毒，是海洋环境友好型涂料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明给予进一步说明。
实施例1  镁配合物合成
按特定丙烯酸树脂(酸价为36，质均分子量为10200和分散度D＝2.0，粘度1.0PaS)和豆油酸(酸价102和分子量548)摩尔比为5∶1，构成配位体以六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)中的镁离子(Mg2+)为中心离子，按配位体中羧基(-COOH)与中心离子Mg2+摩尔比分别为2∶1，4∶1，6∶1(配位数2、4和6)投料，反应温度控制在70℃左右，保温反应1.5h～3h即可卸料，制得镁配合物产品。配位体中羧基配位数2、4和6的三种产品经紫外分光光度计检测，于218nm处吸光值分别为825，1148，976。
实施例2镁配合物一辣椒碱自抛光防污涂料制备
配方：镁配合物(配位数4)    360kg
氧化锌                     48kg
铁红                       48kg
钛白                       48kg
滑石粉                     75kg
重晶石                     75kg
改性蒙脱石                 4kg
辣椒碱(总碱含量90％以上)   1kg
操作：在反应釜内首先加入二甲苯和正丁醇各330升，在搅拌下加入镁配合物360kg搅拌溶解后，在搅拌下，按配方剂量顺序加入氧化锌、铁红、钛白、滑石粉和重晶石，搅拌10分钟后，加入改性蒙脱石，搅拌30分钟后，将全部物料投入砂磨机在砂磨机中砂需30分钟，再加入辣椒碱继续搅拌10分钟后，出料，获得防污漆产品约1000kg。
检验结果：
粘度(涂4)    120秒(GB/T 1723-93)
附着力       1级(GB/T 1720-79)
细度                           35μm(GB/T 1724-79)
表干                           40min(GB/T 1728-79)
实干                           6h(GB/T 1728-79)
模拟海水强化挂板实验50天
辣椒碱渗出率：140μgm-2d-1
扫描电镜图：涂膜表面光滑如初。
实施例3
取实施例1制备的配位数6的镁配合物，其余条件和操作同实施例2。
检验结果：
粘度                         130秒
附着力                       1级
细度                         35μm
表干                         50min
实干                         8h
渗出率                       100μgm-2-d-1
扫描电镜图：涂膜光滑如初。
实施例4
取实施例1制备的配位数2的镁配合物，其余条件和操作同实施例2。
检验结果：粘度  110秒
附着力          1级
细度            35μm
表干            40min
实干            6h
渗出率          200μgm-2d-1
扫描电镜图：光滑如初。

Claims (5)

1、一种镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，其特征在于它的重量百分比组成是：
镁配合物基料            50-60％
颜料                    19-25％
填料                    20-27％
分散剂改性蒙脱石        0.5～5％
辣椒碱，总碱含量90％以上0.08～0.16％；二甲苯和正丁醇溶剂适量；
所说的镁配合物是酸价102和分子量548的豆油酸与特定丙烯酸树脂与六水合氯化镁反应制备而成，所说的特定丙烯酸树脂是：酸价为36，质均分子量为10200，分散度D＝2.0，粘度1.0Pa·s；
所说的颜料为氧化铝、铁红和钛白；
所说的填料为滑石粉和重晶石；所说的混合溶剂二甲苯和正丁醇不包括在其它各组分的百分比含量计算中。
2、按照权利要求1所说的镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，其特征在于所说的镁配合物的制备方法是：豆油酸和特定丙烯酸树脂与六水合氯化镁进行反应；豆油酸与特定丙烯酸树脂的摩尔比为1∶5，中心离子Mg2+与配位体中的羧基的摩尔比分别为1∶2、1∶4或者1∶6，反应温度60℃～80℃，反应时间2～3小时。
3、按照权利要求1所说的镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，其特征在于所说的氧化铝、铁红和钛白的重量比：1∶1∶1。
4、按照权利要求1所说的镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料，其特征在于所说的滑石粉与重晶石的重量比：1∶1。
5、权利要求1所说的镁配合物和辣椒碱自抛光防污涂料的制备方法，其特征在于：首先在反应釜内加入二甲苯和正丁醇，在搅拌下加入镁配合物搅拌溶解后，在搅拌下依次加入颜料、填料、分散剂，混合均匀后，投入砂磨机中进行砂磨30分钟后，加入辣椒碱继续砂磨10分钟，卸料，得产品。
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